CN210118120U - 多级降压偏心配水器及其工作筒组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田采油工具技术领域，具体涉及一种多级降压偏心配水器及其工作筒组件。该工作筒组件包括工作筒、通水孔以及堵塞孔，还包括节流降压结构，用于对高压水进行节流降压，其包括至少两级均竖向延伸的阀孔，各阀孔上均设有进水口和出水口，各级阀孔的孔口均可拆地安装有堵头，至少一级阀孔内设置有阀芯，阀芯可沿竖向往复移动地装配在对应阀孔中，阀孔中还设有将阀芯顶压于阀口上而封堵阀口的弹簧，阀芯在受控往复移动的行程上具有连通位和切断位，通过在至少一级阀孔内设置阀芯和弹簧，高压水在经过节流堵塞器的水嘴降压后，又能通过阀芯和弹簧实现进一步的节流降压，增大了对高压水节流降压的程度，满足层间压差较大的使用环境。

Description

多级降压偏心配水器及其工作筒组件

技术领域

本实用新型涉及油田采油工具技术领域，具体涉及一种多级降压偏心配水器及其工作筒组件。

背景技术

油田注水井分注工艺是利用封隔器将注水井分为多个注水层段，对于油套分注井或多级分注井，一般是在地面井口安装地面配水器或者在井下安装偏心配水器，在配水器内安装节流堵塞器，通过调整节流堵塞器中水嘴直径的大小来控制各注水层段的注水量，达到分层注水的目的。而由于部分注水井层间差异较大，为控制高渗层注水量，加强中低渗层注水量，满足同时达到合格注水的目的，需在提高注水压力的前提下对高渗层实施节流降压。

授权公告号为CN205243485U的中国实用新型专利公开了一种偏心配水器，该配水器包括工作筒、工作筒内的通水孔和偏心的堵塞孔，堵塞孔用来安装节流堵塞器，通水孔与堵塞孔相连，堵塞孔孔壁上设有与配水器外部相连的出水通道。使用时，高压水由通水孔进入堵塞孔，通过堵塞孔中节流堵塞器的水嘴进行节流降压，之后由出水通道流至油层中，以此实现节流降压配水。

但是，现场跟踪结果显示：节流堵塞器水嘴直径小于2mm时容易堵塞，大于2mm时节流效果不明显，当层间压差大于一定值（比如5MPa）后，仅依靠缩小节流堵塞器水嘴直径进行节流的方式无法满足实际调配需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多级降压偏心配水器用工作筒组件，用以解决现有技术中仅依靠节流堵塞器进行节流降压的效果较差，无法适用于层间压差较大的分注井的各层合格注水问题；本实用新型的目的还在于提供一种使用该工作筒的多级降压偏心配水器，用以解决现有技术中仅依靠节流堵塞器进行节流降压的效果较差，无法适用于层间压差较大的分注井的各层合格注水问题。

为了实现上述目的，本实用新型多级降压偏心配水器用工作筒组件采用如下的技术方案：

多级降压偏心配水器用工作筒组件，包括工作筒，还包括

通水孔，其竖向贯通工作筒，用于供高压水通过；

堵塞孔，其偏心布置在工作筒上，堵塞孔与通水孔连通，堵塞孔用于安装节流堵塞器；

工作筒组件还包括

节流降压结构，其设于工作筒中并用于对高压水进行节流降压，其包括至少两级均竖向延伸的阀孔，各阀孔上均设有进水口和出水口，阀孔中设有位于进水口和出水口之间的阀口，任意相邻的两级阀孔中，上一级阀孔的出水口与下一级阀孔的进水口相连，第一级阀孔的进水口与所述堵塞孔相连，最后一级阀孔的出水口与工作筒外部相连，以将高压水引至地层；

各级阀孔的孔口均可拆地安装有堵头，至少一级阀孔内设置有阀芯，阀芯可沿竖向往复移动地装配在对应阀孔中，阀孔中还设有将阀芯顶压于阀口上而封堵阀口的弹簧，阀芯和弹簧均可拆地安装在阀孔中，阀芯在受控往复移动的行程上具有连通位和切断位，阀芯位于连通位时，阀芯被高压水顶推并克服弹簧作用力而与阀口分离以使对应的进水口和出水口连通；阀芯处于切断位时，阀芯在弹簧的作用下顶压在阀口上而切断对应进水口和出水口的连通。

上述技术方案的有益效果是：通过在至少一级阀孔内设置阀芯和弹簧，使用时，高压水在经过节流堵塞器的水嘴降压后，又能通过阀芯和弹簧实现进一步的节流降压，增大了对高压水节流降压的程度，满足层间压差较大的使用环境。而且，由于节流降压结构包括至少两级阀孔，且阀孔的孔口通过堵头实现封堵，在使用时，可以根据实际使用需要在各阀孔中均设置弹簧和阀芯，也可以仅在其中的一个或多个中设置弹簧和阀芯，其余未设置弹簧和阀芯的阀孔仅作为流道使用，增大了节流降压结构节流降压的梯度，满足不同降压需求的使用环境，进而使得使用本工作筒组件的多级降压偏心配水器适用于层间压差较大的分注井的各层合格注水。

进一步地，各级阀孔的孔口位于工作筒的竖向同一端上，各级阀孔的进水口均位于对应出水口的竖向同一侧，第一级阀孔的进水口与堵塞孔之间、相邻阀孔之间以及最后一级阀孔的出水口与工作筒外部之间均通过横向流道相连，而形成沿竖向依次流动的出水通道。各级阀孔孔口位于工作筒的同一端，各级阀孔集中布置，方便集中加工成型。

进一步地，所述进水口位于阀孔的背离孔口的一端端部，出水口位于阀孔的侧壁上。将进水口设置在阀孔的端部，加工时更加方便。

进一步地，所述阀孔的设有进水口的一端沿出水口至进水口的竖向方向内径逐渐变小，而使得阀孔具有朝向孔口的弧形锥面，所述阀芯为阀球，弧形锥面用于与所述阀球顶压密封配合，阀孔中设有弧形锥面的部分形成所述阀口。利用阀孔的端部的缩颈部分形成阀口，不需要在阀孔中另外再设置套管等结构来形成阀口，结构简单，且弧形锥面能够与阀球有更大的接触面积，提高密封效果。

进一步地，所述堵塞孔与各阀孔位于工作筒的同一圆周上。堵塞孔和阀孔位于工作筒的同一圆周上，在工作筒上加工各孔时，方便定位加工。

为了实现上述目的，本实用新型多级降压偏心配水器采用如下的技术方案：

多级降压偏心配水器，包括自上而下依次通过螺纹连接的上接头、工作筒组件以及下接头，工作筒组件包括工作筒，还包括

通水孔，其竖向贯通工作筒，用于供高压水通过；

堵塞孔，其偏心布置在工作筒上，堵塞孔与通水孔连通，堵塞孔用于安装节流堵塞器；

工作筒组件还包括

节流降压结构，其设于工作筒中并用于对高压水进行节流降压，其包括至少两级均竖向延伸的阀孔，各阀孔上均设有进水口和出水口，阀孔中设有位于进水口和出水口之间的阀口，任意相邻的两级阀孔中，上一级阀孔的出水口与下一级阀孔的进水口相连，第一级阀孔的进水口与所述堵塞孔相连，最后一级阀孔的出水口与工作筒外部相连，以将高压水引至地层；

各级阀孔的孔口均可拆地安装有堵头，至少一级阀孔内设置有阀芯，阀芯可沿竖向往复移动地装配在对应阀孔中，阀孔中还设有将阀芯顶压于阀口上而封堵阀口的弹簧，阀芯和弹簧均可拆地安装在阀孔中，阀芯在受控往复移动的行程上具有连通位和切断位，阀芯位于连通位时，阀芯被高压水顶推并克服弹簧作用力而与阀口分离以使对应的进水口和出水口连通；阀芯处于切断位时，阀芯在弹簧的作用下顶压在阀口上而切断对应进水口和出水口的连通。

上述技术方案的有益效果是：通过在至少一级阀孔内设置阀芯和弹簧，使用时，高压水在经过节流堵塞器的水嘴降压后，又能通过阀芯和弹簧实现进一步的节流降压，增大了对高压水节流降压的程度，满足层间压差较大的使用环境。而且，由于节流降压结构包括至少两级阀孔，且阀孔的孔口通过堵头实现封堵，在使用时，可以根据实际使用需要在各阀孔中均设置弹簧和阀芯，也可以仅在其中的一个或多个中设置弹簧和阀芯，其余未设置弹簧和阀芯的阀孔仅作为流道使用，增大了节流降压结构节流降压的梯度，满足不同降压需求的使用环境，进而使得本装置能够适用于层间压差较大的分注井的各层合格注水。

进一步地，各级阀孔的孔口位于工作筒的竖向同一端上，各级阀孔的进水口均位于对应出水口的竖向同一侧，第一级阀孔的进水口与堵塞孔之间、相邻阀孔之间以及最后一级阀孔的出水口与工作筒外部之间均通过横向流道相连，而形成沿竖向依次流动的出水通道。各级阀孔孔口位于工作筒的同一端，各级阀孔集中布置，方便集中加工成型。

进一步地，所述进水口位于阀孔的背离孔口的一端端部，出水口位于阀孔的侧壁上。将进水口设置在阀孔的端部，加工时更加方便。

进一步地，所述阀孔的设有进水口的一端沿出水口至进水口的竖向方向内径逐渐变小，而使得阀孔具有朝向孔口的弧形锥面，所述阀芯为阀球，弧形锥面用于与所述阀球顶压密封配合，阀孔中设有弧形锥面的部分形成所述阀口。利用阀孔的端部的缩颈部分形成阀口，不需要在阀孔中另外再设置套管等结构来形成阀口，结构简单，且弧形锥面能够与阀球有更大的接触面积，提高密封效果。

进一步地，所述堵塞孔与各阀孔位于工作筒的同一圆周上。堵塞孔和阀孔位于工作筒的同一圆周上，在工作筒上加工各孔时，方便定位加工。

附图说明

图1为本实用新型多级降压偏心配水器的结构示意图；

图2为图1中工作筒组件的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的仰视图；

图5为图1中沿A-A方向的剖视图；

图6为图4中沿G-G方向的局部剖视图：

附图标记说明：1-上接头，2-工作筒，3-下接头，4-通水孔，5-堵塞孔，6-一级阀孔，7-二级阀孔，8-阀球，9-压簧，10-堵头，11-进水口，12-出水口，13-横向流道，14-节流堵塞器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明：

本实用新型多级降压偏心配水器的具体实施例：

如图1所示，多级降压偏心配水器包括自上而下同轴布置的上接头1、工作筒组件以及下接头3，工作筒组件包括工作筒2，工作筒2的上端和下端均设置有外螺纹，并通过外螺纹分别与上接头1和下接头3螺纹连接。

如图2至图6所示，工作筒组件还包括设置在工作筒2中部的上下贯通的通水孔4，通水孔4与上接头1连通以用来供高压水自上而下通过，工作筒组件还包括偏心布置在工作筒2上的堵塞孔5，堵塞孔5的下部与通水孔4的下部连通以供高压水通过，在使用时，堵塞孔5内设置有节流堵塞器14，其中，节流堵塞器14的结构以及放入的方式为现有技术，在此不再赘述，节流堵塞器14可以采用授权公告号为CN207212317U的专利文件中的节流堵塞器。节流堵塞器14能够通过水嘴对高压水进行初次的节流降压，工作筒组件还包括对高压水进行再次降压的节流降压结构，节流降压结构用于对经过堵塞孔5中的节流堵塞器14节流降压后的高压水进行再次降压，以满足地层的节流降压需求，进而适用于层间压差较大的分注井的各层合格注水。

如图4和图6所示，节流降压结构包括两级竖向延伸的阀孔，具体为一级阀孔6和二级阀孔7，两级阀孔环绕通水孔4布置且均设置在通水孔4的竖向同一侧，在其他实施例中，两级阀孔也可以沿通水孔4的径向错位布置。两级阀孔与堵塞孔5位于工作筒2的同一圆周上，在工作筒2上加工各孔时，方便定位加工。两级阀孔均具有在竖向上间隔布置的进水口11和出水口12，具体的，进水口11设置在阀孔的上端，出水口12靠下设置在阀孔的侧壁上，一级阀孔6的进水口11与堵塞孔5连通，出水口12与二级阀孔7的进水口11连通，二级阀孔7的出水口12与工作筒2外部的地层连通，且一级阀孔6的进水口11与堵塞孔5之间、一级阀孔6与二级阀孔7之间以及二级阀孔7的出水口12与工作筒2外部的地层之间均通过横向流道13相连，以形成由上至下供高压水流过的出水通道，高压水在经过节流降压结构多级降压后可以沿出水通道到达工作筒2外部的地层。而进水口靠上，出水口靠下，也可以有效地避免高压水出现返吐现象。

如图6所示，阀孔的孔口均位于阀孔的下端，孔口处设置有堵头10，具体的，堵头10通过螺纹连接与阀孔密封连接，两级阀孔内均设置有作为阀芯的阀球8，阀球8的下端设置有压簧9，压簧9的下端支撑在堵头10上。在本实施例中，两级阀孔的孔口均位于工作筒的下端，各级阀孔的进水口均位于对应出水口的竖向同一侧，方便了高压水在各级阀孔之间的流通。在其他实施例中，两级阀孔的孔口也可以是均位于工作筒的上端，当然也可以是一个位于上端，一个位于下端。

在本实施例中，阀球8和压簧9均活动装配在阀孔内，在其他实施例中，压簧也可以与堵头固连，阀球与压簧固连。当然在其他实施例中，阀芯也可以是板状结构。

阀孔内还设有位于进水口11和出水口12之间的阀口，阀球8的初始位置为与阀口密封配合的切断位，阀球8还具有连通位，具体的，当高压水从阀孔的进水口11流入，液压作用在阀球8上时，阀球8克服压簧作用力压缩压簧9下行，阀球8与阀口分离，阀孔的进水口11与出水口12连通，压簧9收缩以充分的吸收液压，实现对高压水节流降压的目的，此时，阀球8处于连通位；当高压水不再通过阀孔或者高压水的液压不足以压缩压簧9使压簧9收缩时，阀球8在压簧9的顶推下上行至与阀口密封，此时阀孔的进水口11与出水口12断开，阀球8处于切断位。此外，阀孔的上端沿出水口12至进水口11的竖向方向内径逐渐变小，而使得阀孔的上端具有朝向孔口的弧形锥面，阀孔中的设有弧形锥面的部分形成了阀口，阀口通过该弧形锥面与阀球8密封配合，这样设置的优点在于弧形锥面使得阀球8与阀口的接触面积更大，密封效果更好。

本实用新型多级降压偏心配水器在使用时，首先通过对注入高压水压力进行预判，调整阀孔中压簧和阀球的使用数量（比如可以仅使用一个阀孔中的压簧和阀球，将另一个阀孔中的压簧和阀球拆去，或者同时使用两个阀孔中的压簧和阀球，在本实施例中，两级阀孔内均设置有阀球和压簧，即两个阀孔均在注入水时起到节流降压的作用），然后将本装置与封隔装置串联后下入油管串中，而后，向多级降压偏心配水器中注入高压水，高压水经过通水孔4进入堵塞孔5，堵塞孔5中的节流堵塞器14通过水嘴对高压水进行初次节流降压，而后高压水进入节流降压结构，通过依次作用一级阀孔6和二级阀孔7的阀球8，使两级阀孔的阀球8均压缩压簧9下行以使两级阀孔均处于连通位，压簧9通过自身的收缩有效地吸收了高压水的液压，实现了对高压水的多级降压，而后高压水经过二级阀孔7的出水口12进入工作筒2外部的地层，实现对相应地层的注水。

停注时，压缩后的压簧9复位，并推动阀球8上行至与相应的阀口密封，避免了井内液体由中低渗层向高渗层窜流，以达到防止注入水返吐的目的。

在本实施例中，两级阀孔内均设置有阀球和压簧，即两个阀孔均在注入水时起到节流降压的作用。在其他实施例中，也可仅在其中一个阀孔内设置阀球和压簧，其他的阀孔中不设置阀球和压簧，此时，只有一个阀孔起到节流降压的作用。

在本实施例中，节流降压结构包括两级阀孔，在其他实施例中，阀孔也可以是三级、四级或者根据实际的节流降压需求选择其他级数，当然在这种情况下，至少一级阀孔内设置有阀球和压簧，以达到对高压水多级降压的目的。

在本实施例中，堵头与阀孔通过螺纹连接。在其他实施例中，堵头也可以是强装入阀孔内，与阀孔过盈配合。

在本实施例中，阀孔的孔口位于阀孔的下端，阀球和压簧设置在阀孔的上侧，且进水口位于阀孔的上端，出水口位于阀孔的侧壁。在其他实施例中，也可以将阀孔的孔口设置在阀孔的上端，此时，堵头在阀孔的上端实现密封，进水口布置在阀孔的下端，出水口靠上布置，压簧和阀球沿上下方向布置，在输入高压水时，液压从下方作用阀球，阀球向上压缩压簧使压簧收缩以达到阀孔的进水口与出水口连通的连通位。当然在其他实施例中，进水口也可以设置在阀孔的侧壁上，此时为了保证阀球能够切断进水口与出水口之间的连通，阀孔内位于进水口处应设置套筒结构，套筒结构两端均开口且靠近阀球的一端开口形成阀口，阀球与阀口密封配合。

在其他实施例中，弹簧可以为拉簧，拉簧的一端与阀球之间固定连接，拉簧的另一端与堵头或者阀孔的内壁固定连接。此时，当进水口在下、出水口在上时，拉簧位于阀球的下方，阀口朝上且拉簧贯穿阀口，阀球的下端面与阀口配合实现封堵，当高压水由进水口进入时，推动阀球向上移动，同时拉簧受拉，高压水将阀球推离阀口，进水口和出水口连通；当无高压水通过或者高压水作用力不足以克服拉簧作用力时，阀球在拉簧的作用下与阀口顶压密封。当进水口在上、出水口在下时，拉簧位于阀球的上方，阀口朝下且拉簧贯穿阀口，阀球的上端面与阀口配合实现封堵，当高压水由进水口进入时，推动阀球向下移动，同时拉簧受拉，高压水将阀球推离阀口，进水口和出水口连通；当无高压水通过或者高压水作用力不足以克服拉簧作用力时，阀球在拉簧的作用下与阀口顶压密封。

在本实施例中，所述阀孔的设有进水口的一端沿出水口至进水口的竖向方向内径逐渐变小，而使得阀孔的上端具有朝向孔口的弧形锥面，该弧形锥面用于与所述阀芯顶压密封配合，而使得阀孔中设有弧形锥面的部分形成所述阀口。在其他实施例中，也可不设置该弧面部分，此时阀口为平口。

在本实施例中，两级阀孔环绕通水孔布置，其他实施例中，两级阀口可以沿通水孔的径向依次排布。

在本实施例中，阀孔与堵塞孔位于工作筒筒体的同一圆周上，在工作筒上加工各孔时，方便定位加工。在其他实施例中，阀孔与堵塞孔也可设置在不同的圆周上。

在本实施例中，一级阀孔的进水口与堵塞孔之间、两级阀孔之间以及二级阀孔的出水口与工作筒外部之间均通过横向流道相连，而形成由上至下以供高压水流过的出水通道。在其他实施例中，横向流道也可以更改为倾斜一定角度的流道。

本实用新型多级降压偏心配水器用工作筒组件的具体实施例：

多级降压偏心配水器用工作筒组件的结构与上述多级降压偏心配水器的实施例中的工作筒组件的结构相同，此处不再赘述。

Claims (10)

1.多级降压偏心配水器用工作筒组件，包括工作筒，还包括

通水孔，其竖向贯通工作筒，用于供高压水通过；

堵塞孔，其偏心布置在工作筒上，堵塞孔与通水孔连通，堵塞孔用于安装节流堵塞器；

其特征在于：工作筒组件还包括

节流降压结构，其设于工作筒中并用于对高压水进行节流降压，其包括至少两级均竖向延伸的阀孔，各阀孔上均设有进水口和出水口，阀孔中设有位于进水口和出水口之间的阀口，任意相邻的两级阀孔中，上一级阀孔的出水口与下一级阀孔的进水口相连，第一级阀孔的进水口与所述堵塞孔相连，最后一级阀孔的出水口与工作筒外部相连，以将高压水引至地层；

各级阀孔的孔口均可拆地安装有堵头，至少一级阀孔内设置有阀芯，阀芯可沿竖向往复移动地装配在对应阀孔中，阀孔中还设有将阀芯顶压于阀口上而封堵阀口的弹簧，阀芯和弹簧均可拆地安装在阀孔中，阀芯在受控往复移动的行程上具有连通位和切断位，阀芯位于连通位时，阀芯被高压水顶推并克服弹簧作用力而与阀口分离以使对应的进水口和出水口连通；阀芯处于切断位时，阀芯在弹簧的作用下顶压在阀口上而切断对应进水口和出水口的连通。

2.根据权利要求1所述的多级降压偏心配水器用工作筒组件，其特征在于：各级阀孔的孔口位于工作筒的竖向同一端上，各级阀孔的进水口均位于对应出水口的竖向同一侧，第一级阀孔的进水口与堵塞孔之间、相邻阀孔之间以及最后一级阀孔的出水口与工作筒外部之间均通过横向流道相连，而形成沿竖向依次流动的出水通道。

3.根据权利要求2所述的多级降压偏心配水器用工作筒组件，其特征在于：所述进水口位于阀孔的背离孔口的一端端部，出水口位于阀孔的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的多级降压偏心配水器用工作筒组件，其特征在于：所述阀孔的设有进水口的一端沿出水口至进水口的竖向方向内径逐渐变小，而使得阀孔具有朝向孔口的弧形锥面，所述阀芯为阀球，弧形锥面用于与所述阀球顶压密封配合，阀孔中设有弧形锥面的部分形成所述阀口。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多级降压偏心配水器用工作筒组件，其特征在于：所述堵塞孔与各阀孔位于工作筒的同一圆周上。

6.多级降压偏心配水器，包括自上而下依次通过螺纹连接的上接头、工作筒组件以及下接头，工作筒组件包括工作筒，还包括

通水孔，其竖向贯通工作筒，用于供高压水通过；

堵塞孔，其偏心布置在工作筒上，堵塞孔与通水孔连通，堵塞孔用于安装节流堵塞器；

其特征在于：工作筒组件还包括

节流降压结构，其设于工作筒中并用于对高压水进行节流降压，其包括至少两级均竖向延伸的阀孔，各阀孔上均设有进水口和出水口，阀孔中设有位于进水口和出水口之间的阀口，任意相邻的两级阀孔中，上一级阀孔的出水口与下一级阀孔的进水口相连，第一级阀孔的进水口与所述堵塞孔相连，最后一级阀孔的出水口与工作筒外部相连，以将高压水引至地层；

各级阀孔的孔口均可拆地安装有堵头，至少一级阀孔内设置有阀芯，阀芯可沿竖向往复移动地装配在对应阀孔中，阀孔中还设有将阀芯顶压于阀口上而封堵阀口的弹簧，阀芯和弹簧均可拆地安装在阀孔中，阀芯在受控往复移动的行程上具有连通位和切断位，阀芯位于连通位时，阀芯被高压水顶推并克服弹簧作用力而与阀口分离以使对应的进水口和出水口连通；阀芯处于切断位时，阀芯在弹簧的作用下顶压在阀口上而切断对应进水口和出水口的连通。

7.根据权利要求6所述的多级降压偏心配水器，其特征在于：各级阀孔的孔口位于工作筒的竖向同一端上，各级阀孔的进水口均位于对应出水口的竖向同一侧，第一级阀孔的进水口与堵塞孔之间、相邻阀孔之间以及最后一级阀孔的出水口与工作筒外部之间均通过横向流道相连，而形成沿竖向依次流动的出水通道。

8.根据权利要求7所述的多级降压偏心配水器，其特征在于：所述进水口位于阀孔的背离孔口的一端端部，出水口位于阀孔的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的多级降压偏心配水器，其特征在于：所述阀孔的设有进水口的一端沿出水口至进水口的竖向方向内径逐渐变小，而使得阀孔具有朝向孔口的弧形锥面，所述阀芯为阀球，弧形锥面用于与所述阀球顶压密封配合，阀孔中设有弧形锥面的部分形成所述阀口。

10.根据权利要求6至9任一项所述的多级降压偏心配水器，其特征在于：所述堵塞孔与各阀孔位于工作筒的同一圆周上。

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