CN104775798A - 全井定量注水装置 - Google Patents

Abstract

一种全井定量注水装置。主要为了解决油田注水过程中常因压力波动导致水注入量不稳定的问题。其特征在于：阀体内部中空，容纳阀套；阀套为空心圆柱体结构，在空心圆柱体外侧的上部与下部分别开有进液导流环槽与出液导流环槽，进液导流槽上开有一个大孔，使进液导流槽与阀套内孔连通，出液槽沿周向开有若干个小孔，使阀套内孔与出液槽连通；阀套内孔为滑阀的滑动腔；滑阀为空心多段圆柱结构，外表面上端为小直径导压面，与阀套内孔形成间隙，提供导压间隙，导压面上开有导流槽，槽内沿径向开有若干个导流孔，使导流槽与滑阀内孔连通；滑阀顶部连接流量调节阀芯。本装置可针对注入压力的变化自动调节滑阀的开度实现全井定量注水控制。

Description

全井定量注水装置

技术领域

 本发明涉及一种应用于油田注水井中的定量注水装置。

背景技术

油田注水开发的实践表明，搞好油田定量注水是保证油田持续高产稳产的基础和关键。合理选用注水管形式和配水工具，是各类注水井实现定量注水的基本条件。

目前，各油田基本采用一个配水泵控制多口油井注入的方式注水，在注水过程中，根据各井的实际情况经常要进行洗井、冲洗管道、管井等作业，由于耗水量大且又非常不稳定，造成注水泵压经常波动，且地层渗透能力也会产生波动，这都会影响到注水井的注入量发生变化，操作工人需根据注水泵压的变化和水井注入量的多少来调整注水量。常会引起发现不及时，会出现超、欠注现象，难以保证水井定量配水，给油田的合理开发带来不利的影响。因此，研制注水定量控制装置，以保证注水量在泵压及水井压力变化时的基本恒定是十分必要的。

随着油田开发的深入，注水技术不断提高，注水工具也日趋完善，但总的来看，在对配注水量的控制方面，研究开展还不够深入。一些科研工作仅对水嘴的形式进行了研究，研制了双节流水嘴、螺旋节流水嘴等，这些水嘴虽然能形成较大的压降，可对吸水性好的井配注水量加以适当限制，但并未从根本上解决定量配注的问题。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种全井定量注水装置，该种定量注水装置结构简单，设计巧妙，能够实现压力变化条件下水井的定量注水。

本发明的技术方案是：该种全井定量注水装置，主要包括阀体、阀套、滑阀以及流量调整阀芯，其独特之处在于：

所述阀体为空心长方体结构，其左侧上部有一个进液管，右侧下部有一个出液管；所述阀体内部中空，内部容纳所述阀套；阀体上部开有内螺纹，用以连接压盖，压盖通过压紧第一O形密封圈实现与阀体之间的流体密封，阀体下部沿周向均布四个螺纹孔，用以连接透盖；所述阀体的内孔与上部螺纹孔之间有一台肩，台肩上开有导压槽，以使所述进液管液体压力能够作用到所述滑阀的顶部；

   所述阀套为空心圆柱体结构，其安装在阀体内，通过外圆柱面与阀体的内孔配合，在所述阀套的上部开有进液导流环槽和进液孔，阀套上的进液孔和进液导流环槽与阀体的进液管连通，阀套下部开有出液导流环槽，滑槽的底部有若干个出液小孔，出液导流环槽和出液小孔以及阀体右侧下部的出液管连通；所述阀套内孔为滑阀的滑动腔；

   所述滑阀为多段不等径空心圆柱体结构，安装在阀套的内部，两者通过内外圆柱面配合，滑阀可在阀套内上下移动，所述滑阀外表面上端为小直径导压面，与所述阀套内孔形成间隙，提供导压间隙，所述小直径导压面上开有导流槽，槽内沿径向开有若干个导流孔，所述导流槽与所述滑阀内孔连通；所述滑阀下端为大直径配合面，与所述阀套内孔配合，配合面上开有若干平衡槽；所述滑阀内部为阶梯孔结构，为注水通道，滑阀顶部开有内螺纹，连接所述流量调节阀芯，所述滑阀下部为阶梯孔，用于安放与容纳弹簧；

    所述滑阀上端外圆柱面直径小于下端外圆柱面，滑阀的外圆柱面与阀体内圆柱面间形成导压通道，以实现将进液管的液体压力通过导压通道作用到所述滑阀上；在滑阀的上部，开有四个滑阀进液口，所述滑阀进液口与阀套上的进液孔连通，以实现入口来液由此进液口流入所述滑阀中心通道；滑阀下部与阀套配合的外圆柱面上开有若干滑槽，以保证滑阀的居中；

    所述流量调节阀芯通过螺纹连接在所述滑阀上，其上端为方形开度旋柄，其下部为圆柱形调节阀头，通过所述调节阀头与所述滑阀内导流孔间相对位置的变化实现流量调节；滑阀上端与流量调整阀芯之间通过螺纹连接，转动所述流量调整阀芯顶部的方形开度旋柄，所述流量调整阀芯顶端与滑阀进液口之间的相对位置发生变化，从而实现调节所述滑阀进液口的开度，实现流量调节；滑阀下部内孔中放置弹簧，对滑阀进行限位；弹簧放置在弹簧垫内，弹簧垫与透盖端面配合；

透盖与阀体之间通过六角头螺栓连接，透盖上设有第二O形橡胶密封圈，透盖通过第二O形橡胶密封圈与阀体下部内孔表面配合，以实现阀体和透盖之间的密封；弹簧调整杆与透盖通过螺纹相连，通过端面配合与弹簧垫相连，以实现调节弹簧的预紧力；阀体上部与压盖通过螺纹连接，阀体上设有第一O形橡胶密封圈，以实现阀体和压盖的密封；

本种注水装置的注入水流通途径为，经由阀体左上部进液管、阀套上部进液导流环槽和进液孔、滑阀进液孔，滑阀的内腔、阀套出液孔和阀套下部的出液导流环槽，最终由阀体右下部的出液管流出。

本发明具有如下有益效果：本种定量注水装置主要包括阀体、阀套、滑阀以及流量调整阀芯。所述阀体整体为长方体结构，阀体左右两侧分别有阀入口与阀出口，阀体内部中空，内部容纳阀套。所述阀体上部开有内螺纹，用以安装密封盖板，下部有4个螺纹孔，用以安装滑阀。 所述阀套为空心圆柱体结构，在空心圆柱体外侧的上部与下部分别开有进液导流环槽与出液导流环槽，其中，进液导流槽上再开有一个大孔，使进液导流槽与阀套内孔连通，出液槽沿周向开有若干个小孔，使阀套内孔与出液槽连通。所述阀套内孔为滑阀的滑动腔。所述滑阀为空心多段圆柱结构，外表面上端为小直径导压面，与阀套内孔形成间隙，提供导压间隙，导压面上开有导流槽，槽内沿径向开有若干个导流孔，使导流槽与滑阀内孔连通。所述滑阀下端为大直径配合面，与阀套内孔配合，配合面上开有若干平衡槽。所述滑阀内部为阶梯孔结构，为注水通道。滑阀顶部开有内螺纹，连接流量调节阀芯，下部为阶梯孔，安放与容纳弹簧。流量调节阀芯通过螺纹连接在滑阀上，其上端为方形开度旋柄，下部为圆柱形调节阀头，通过阀头与滑阀导流孔间相对位置的变化实现流量调节。将本装置安装在注水井井口，压力水流经滑阀腔体的同时，作用在滑阀的两个端部，加之弹簧的作用，使滑阀随压力的变化往复移动，从而改变滑阀与阀套出液口之间的过流面积，以达到流量保持一定。同时也可通过弹簧调整杆调整弹簧的预紧力，通过流量调整阀芯调整滑阀进液孔的开度，控制全井注水的总体压力和流量的调节范围。本全井定量注水装置结构简单，设计巧妙，工艺简单，不需要对现有注水流程进行改造，水量调节灵活，同时能够实现自动控制，大大降低了工人的劳动强度，具有很大的实际应用价值。

附图说明：

图1是全井定量注水装置的纵向剖视结构图；

图2是本发明外观三维图；

图3是本发明三维局部剖视图1；

图4是本发明三维局部剖视图2；

图5是本发明阀体结构示意图；

图6是本发明阀套结构示意图；

图7是本发明滑阀结构示意图；

   图8是本发明流量调整阀芯结构示意图。

   图中1-透盖；2-弹簧调整杆；3-六角头螺栓；4-第二O形橡胶密封圈；5-阀体；6-第三O形橡胶密封圈；7-弹簧垫；8-卡簧；9-阀套；10-滑阀；11-流量调整阀芯；12-第一O形橡胶密封圈；13-压盖；14-弹簧；15-圆柱销；16-进液管；17-进液导流槽；18-阀套出液孔；19-压盖拆卸孔；20-环槽；21-导压通道；22-滑阀进液孔；23-滑槽；24-出液管；25-阀套进液口；26-出液导流环槽；27-方形开度旋钮；28-导压槽。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图5结合图1、图2所示，所述阀体5为空心长方体结构，其左侧上部有一个进液管16，右侧下部有一个出液管24，所述阀体5上部开有内螺纹，用以连接压盖13，压盖13通过压紧O形密封圈12实现与阀体5之间的流体密封，阀体5内孔与顶部螺纹孔之间有一台肩，台肩上开有导压槽28，以使进液管液体压力能够作用到滑阀的顶部，阀体5下部沿周向均布四个螺纹孔，用以连接透盖1。

如图6结合图1、图3所示，所述阀套9为空心圆柱体结构，其安装在阀体5内，通过外圆柱面与阀体5内孔配合。所述阀套9上部开有进液导流环槽17和进液孔25，阀套9上的进液孔25和进液导流环槽17与阀体5进液管连通，阀套9下部开有出液导流环槽26，滑槽26底部多个出液小孔18，阀套9下部出液导流环槽26和多个出液小孔与阀体5右侧下部出液管连通。

如图7结合图1、图3所示，所述滑阀10为多段不等径空心圆柱体结构，安装在阀套9内部，两者通过内外圆柱面配合，滑阀10可在阀套9内上下移动。所述滑阀10上端外圆柱面直径小于下端外圆柱面，因此，在这一位置，滑阀10的外圆柱面与阀体9内圆柱面间形成导压通道21，进液管16的液体压力可通过导压通道21作用到滑阀上。在滑阀10上部，开有四个滑阀进液口25，其与阀套9上的进液孔连通，入口来液由此进液口流入滑阀中心通道。滑阀10下部与阀套9配合的外圆柱面上开有若干滑槽20，保证滑阀10的居中，同时允许有少量存砂。

如图1与图4所示，滑阀10上端与流量调整阀芯11通过螺纹连接，转动流量调整阀芯顶部的方形开度旋柄27，流量调整阀芯顶端与滑阀进液口25间的相对位置发生变化，可调节滑阀进液口的开度，实现流量调节。滑阀10下部内孔中放置弹簧14，对滑阀10进行限位。弹簧14放置在弹簧垫7内，弹簧垫7与透盖1端面配合。

所述透盖1与阀体5通过六角头螺栓3连接，透盖1上设有O形橡胶密封圈4，透盖1通过密封圈4与阀体5下部内孔表面配合，实现阀体5和透盖1的密封。所述弹簧调整杆2与透盖1通过螺纹相连，通过端面配合与弹簧垫8相连，可调节弹簧的预紧力。阀体5上部与压盖13通过螺纹连接，阀体5上设有O形橡胶密封圈12，实现阀体5和压盖13的密封。

注入水依次经过阀体5左上部进液管，阀套9上部进液导流环槽17和进液孔25，滑阀10进液孔22，滑阀10内腔，阀套9阀套出液孔18和阀套9下部出液导流环槽26，最终由阀体5右下部出液管24流出。

下面简述一下本发明的工作原理：

设阀体5左上部进液管16内压力为P1，滑阀10腔内压力为P2，阀体5右下部出液管24压力为P3。在注水过程中，滑阀10在压差（P1-P2）和弹簧14的共同作用下处于平衡状态。

当P1变大时，压差（P1-P2）增大，在压差作用下，滑阀10下移，滑阀10与阀套9之间的过流面积减小。此时，滑阀腔内压力随之增大，使压差（P1-P2）减小，最终回到与弹簧14刚度相对应的给定压差值。

当P1变小时，压差（P1-P2）减小，弹簧14推动滑阀10上移，滑阀10与阀套9之间的过流面积增大。此时，滑阀腔内压力随之减小，使压差（P1-P2）增大，最终回到与弹簧14刚度相对应的给定压差值。从而流经定量注水装置内的流量基本保持恒定。

当P3增大时，压差（P2-P3）减小，弹簧14推动滑阀10上移，滑阀10与阀套9之间的过流面积增大。此时，滑阀腔内压力随之增大，使压差（P2-P3）减小，最终回到与弹簧14刚度相对应的给定压差值。

当P3减小时，压差（P2-P3）增大，压差推动滑阀10下移，滑阀10与阀套9之间的过流面积减小。此时，滑阀腔内压力随之减小，使压差（P2-P3）增大，最终回到与弹簧14刚度相对应的给定压差值。从而流经定量注水装置内的流量基本保持恒定。

Claims (1)

1.一种全井定量注水装置，主要包括阀体（5）、阀套（9）、滑阀（10）以及流量调整阀芯（11），其特征在于：

所述阀体为空心长方体结构，其左侧上部有一个进液管（16），右侧下部有一个出液管（24）；所述阀体内部中空，内部容纳所述阀套；阀体（5）上部开有内螺纹，用以连接压盖（13），压盖（13）通过压紧第一O形密封圈（12）实现与阀体（5）之间的流体密封，阀体（5）下部沿周向均布四个螺纹孔，用以连接透盖（1）；所述阀体的内孔与上部螺纹孔之间有一台肩，台肩上开有导压槽（28），以使所述进液管液体压力能够作用到所述滑阀的顶部；

    所述阀套为空心圆柱体结构，其安装在阀体（5）内，通过外圆柱面与阀体（5）的内孔配合，在所述阀套的上部开有进液导流环槽（17）和进液孔（25），阀套（9）上的进液孔（25）和进液导流环槽（17）与阀体（5）的进液管连通，阀套（9）下部开有出液导流环槽（26），滑槽（26）的底部有若干个出液小孔（18），出液导流环槽（26）和出液小孔（18）以及阀体（5）右侧下部的出液管连通；所述阀套内孔为滑阀的滑动腔；

    所述滑阀为多段不等径空心圆柱体结构，安装在阀套（9）的内部，两者通过内外圆柱面配合，滑阀（10）可在阀套（9）内上下移动，所述滑阀外表面上端为小直径导压面，与所述阀套内孔形成间隙，提供导压间隙，所述小直径导压面上开有导流槽，槽内沿径向开有若干个导流孔，所述导流槽与所述滑阀内孔连通；所述滑阀下端为大直径配合面，与所述阀套内孔配合，配合面上开有若干平衡槽；所述滑阀内部为阶梯孔结构，为注水通道，滑阀顶部开有内螺纹，连接所述流量调节阀芯，所述滑阀下部为阶梯孔，用于安放与容纳弹簧（14）；

所述滑阀上端外圆柱面直径小于下端外圆柱面，滑阀（10）的外圆柱面与阀体（9）内圆柱面间形成导压通道（21），以实现将进液管（16）的液体压力通过导压通道（21）作用到所述滑阀上；在滑阀（10）的上部，开有四个滑阀进液口（25），所述滑阀进液口与阀套（9）上的进液孔连通，以实现入口来液由此进液口流入所述滑阀中心通道；滑阀（10）下部与阀套（9）配合的外圆柱面上开有若干滑槽（20），以保证滑阀（10）的居中；

    所述流量调节阀芯通过螺纹连接在所述滑阀上，其上端为方形开度旋柄（27），其下部为圆柱形调节阀头，通过所述调节阀头与所述滑阀内导流孔间相对位置的变化实现流量调节；滑阀（10）上端与流量调整阀芯（11）之间通过螺纹连接，转动所述流量调整阀芯顶部的方形开度旋柄（27），所述流量调整阀芯顶端与滑阀进液口（25）之间的相对位置发生变化，从而实现调节所述滑阀进液口的开度，实现流量调节；滑阀（10）下部内孔中放置弹簧（14），对滑阀（10）进行限位；弹簧（14）放置在弹簧垫（7）内，弹簧垫（7）与透盖（1）端面配合；

透盖（1）与阀体（5）之间通过六角头螺栓（3）连接，透盖（1）上设有第二O形橡胶密封圈（4），透盖（1）通过第二O形橡胶密封圈（4）与阀体（5）下部内孔表面配合，以实现阀体（5）和透盖（1）之间的密封；弹簧调整杆（2）与透盖（1）通过螺纹相连，通过端面配合与弹簧垫（8）相连，以实现调节弹簧（14）的预紧力；阀体（5）上部与压盖（13）通过螺纹连接，阀体（5）上设有第一O形橡胶密封圈（12），以实现阀体（5）和压盖（13）的密封；

本种注水装置的注入水流通途径为，经由阀体（5）左上部进液管、阀套（9）上部进液导流环槽（17）和进液孔（25）、滑阀进液孔（22），滑阀（10）的内腔、阀套出液孔（18）和阀套（9）下部的出液导流环槽（26），最终由阀体（5）右下部的出液管（24）流出。