CN110145284B - 一种用于油田注水工艺的电动配水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采油设备技术领域，且公开了一种用于油田注水工艺的电动配水器，包括工作筒主体、位于所述工作筒主体中心筒处的测试密封段、偏心安装于工作筒主体内的桥式通道，所述工作筒主体的其中一个偏孔内密封安装有控制电机，所述控制电机的输出轴固定连接有传动轴，所述传动轴穿出控制电机的安装腔室并伸入其下方注水腔室，所述传动轴的底端活动连接于所述注水腔室的内底。本发明通过将封堵件置于阀孔承台的下方，使得配水器在做测调时，由管内水压高于管外岩土水压形成的压差作用于封堵件的底部以形成向上的推力，从而在控制电机驱动旋转传动轴进行阀孔开度调节时可得到较小的水压阻力，以便于控制电机更加稳定的运行。
Description
技术领域
本发明涉及采油设备技术领域，具体为一种用于油田注水工艺的电动配水器。
背景技术
油田注水是保持油层压力、实现油田高产稳产和改善油田开发效果的有效途径，目前已形成了一系列适应不同油藏地质条件、适应不同井型的分层注水和配套测试工艺。配水工艺从笼统注水发展到分层注水，从起下管柱调整发展到投捞水嘴调整、地面直读测调，配套侧调技术从钢丝投捞发展到钢管电缆直读侧调。现阶段，“桥式偏心+钢管电缆直读测调”因为其在测试方面的优势已经成为我国油田注水井的主体分注技术。
其中，配水器是调整各油层注入量的专用工具，对于使用水嘴调整注入量的配水器，每调整一次，需要进行一次投捞作业并更换水嘴，使得作业成本高，工人劳动强度大，工作效率低，对此，中国专利号CN201510288714.1提出一种注水井调控***及其控制方法，通过掌握实时的注水流量数据来对井下的电动堵塞器内水嘴进行反馈调节，通过将水嘴的开度调整至合适的值来实现注入量的精确调整；中国专利号CN108005623B提出一种井下智能配水器，通过在配水器内设置了液流发电装置，为电动堵塞器和流量计的工作提供稳定的电源，以解决地面供电所带来的电控***稳定性问题；中国专利号CN101260800A提出电磁线性调节井下注采流量装置，通过采用钢丝将一个可产生电磁振荡波的装置送入井下所需层段，利用地面设定好的编码，指令井下各层中的电子调节仪从0～100％的设定流量大小；中国专利号CN104047583B提出一种井下磁控电动配水器及其控制方法，通过提放磁控制器，以控制***磁感应识别单次下方动作，产生脉冲信号，多组脉冲信号对应某种控制指令以控制电机运转，并将阀板直接连接电机传动轴，以阀板控制阀孔开度大小来控制注水量，解决了井下恶劣环境下信号不稳定的问题。
对此，上述各类述及的电动配水器，由于受偏孔安装的空间限制，电机功率有限，所能提供的扭矩有限，而在投捞测试过程中，需反复调试阀孔开度，由于测试过程处于管内高压下进行，电机逆水压调节时需要较大的转矩，此不利于电机稳定运行，甚至因电机大阻力运转下发热损坏，因此提出一种电动配水器，旨在解决上述问题。
发明内容
针对背景技术中提出的现有分层注水配水器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种用于油田注水工艺的电动配水器，具备降低电机输出扭矩要求、保障电机安全稳定运行的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提供如下技术方案：一种用于油田注水工艺的电动配水器，包括工作筒主体、位于所述工作筒主体中心筒处的测试密封段、偏心安装于工作筒主体内的桥式通道，所述工作筒主体的其中一个偏孔内密封安装有控制电机，所述控制电机的输出轴固定连接有传动轴，所述传动轴穿出控制电机的安装腔室并伸入其下方注水腔室，所述传动轴的底端活动连接于所述注水腔室的内底，所述传动轴分为上部光滑段和下部螺纹段两段，所述传动轴的下部螺纹段螺纹连接有封堵件，所述传动轴的上部光滑段活动套接有密封板，所述封堵件的底端左右两侧均活动套接有限位杆，所述限位杆的底端固定连接于所述注水腔室的内底，所述注水腔室的内壁中部且位于封堵件的附近固定安装有阀孔承台，所述阀孔承台与封堵件配合形成由封堵件距阀孔承台的间距控制阀孔承台上孔洞的开度，所述传动轴的中部光滑段与螺纹段交接处设有间隙密封件，所述间隙密封件用于密封阀孔承台的空洞以及密封板与传动轴的套接间隙。
优选的，所述封堵件由其底部圆柱、中部圆台和上部圆柱组成阶梯状堵塞件。
优选的，所述限位杆套接与封堵件内的长度为由封堵件与阀孔承台贴合时限位杆恰好不脱离封堵件、封堵件与阀孔承台间隔空间恰好等于阀孔承台的孔洞时限位杆顶端与封堵件贴合。
优选的，所述密封板的底端与间隙密封件的顶端均设有一组可紧压密封的胶圈。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过将封堵件置于阀孔承台的下方，使得配水器在做测调时，由管内水压高于管外岩土水压形成的压差作用于封堵件的底部以形成向上的推力，从而在控制电机驱动旋转传动轴进行阀孔开度调节时可得到较小的水压阻力，以便于控制电机更加稳定的运行。
2、本发明通过封堵件的梯度设定，即使在完全顶开密封板时，注水腔室内充满水时，封堵件的底部受压仍高于顶部，从而保障了封堵件始终受水压差作用的向上推力，进而保障控制电机调节封堵件时的功率稳定输出，保障控制电机的正常使用。
3、本发明通过密封板与间隙密封件的设置，可使得密封板、阀孔承台和间隙密封件形成良好的密封结构，对各零件之间的间隙完成良好的密封效果，同时，活动套接于传动轴上的密封板，可在管内撤去水压时，及时的受压而将阀孔承台的阀孔密封，防止地层水倒灌。
附图说明
图1为本发明内部结构示意图；
图2为本发明图1的A处局部放大示意图。
图中：1、工作筒主体；2、测试密封段；3、桥式通道；4、控制电机；5、传动轴；6、封堵件；7、密封板；8、限位杆；9、阀孔承台；10、间隙密封件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种用于油田注水工艺的电动配水器，包括工作筒主体1、位于工作筒主体1中心筒处的测试密封段2、偏心安装于工作筒主体1内的桥式通道3，工作筒主体1的其中一个偏孔内密封安装有控制电机4，控制电机4的输出轴固定连接有传动轴5，传动轴5穿出控制电机4的安装腔室并伸入其下方注水腔室，传动轴5贯穿壁时需要采取轴封方式对传动轴5与内壁的间隙进行密封处理，传动轴5的底端活动连接于注水腔室的内底，使得传动轴5可形成转动的连接构件，传动轴5分为上部光滑段和下部螺纹段两段，传动轴5的下部螺纹段螺纹连接有封堵件6，传动轴5的上部光滑段活动套接有密封板7，封堵件6的底端左右两侧均活动套接有限位杆8，限位杆8的底端固定连接于注水腔室的内底，其中，限位杆8用于对封堵件6实行转动限位，以使得传动轴5、封堵件6和限位杆8配合完成转动化平动的传动过程，注水腔室的内壁中部且位于封堵件6的附近固定安装有阀孔承台9，阀孔承台9与封堵件6配合形成由封堵件6距阀孔承台9的间距控制阀孔承台9上孔洞的开度，封堵件6与阀孔承台9形成倒锥形贴合面，其贴合面平行布置，由此，封堵件6的上下移动，可使得封堵件6与阀孔承台9的间隙出现等距变化，从而，可较易实现阀孔注入量无极线性调节，传动轴5的中部光滑段与螺纹段交接处设有间隙密封件10，间隙密封件10用于密封阀孔承台9的空洞以及密封板7与传动轴5的套接间隙，在停止注水时，密封板7受地层水压作用，与阀孔承台9和间隙密封件10压紧，压力差越大，压的越紧，从而，可保障注水停止后泄压时，机构能够及时的密封以防止倒灌，同时间隙密封件10还可以将密封板7与传动轴5的套接间隙密封，进一步提高机构的密封效果。
其中，通过将封堵件6置于阀孔承台9的下方，使得配水器在做测调时，由管内水压高于管外岩土水压形成的压差作用于封堵件6的底部以形成向上的推力，从而在控制电机4驱动旋转传动轴5进行阀孔开度调节时可得到较小的水压阻力，以便于控制电机4更加稳定的运行。
其中，封堵件6由其底部圆柱、中部圆台和上部圆柱组成阶梯状堵塞件，形成阶梯状的封堵件6，可使得密封板7在完全打开状态下，注水腔室内充满水，此时，由于管内压强高于管外压强，水向上流动，在封堵件6上部水流速较大，其流体压强较低，且上部受力面积按梯度下降，从而形成封堵件6处底部受力大于顶部受力，形成封堵件6受向上水推力作用，从而辅助控制电机4上提封堵件6而减小控制电机4的阻力，有效保障控制电机4的安全稳定运行。
其中，限位杆8套接与封堵件6内的长度为由封堵件6与阀孔承台9贴合时限位杆8恰好不脱离封堵件6、封堵件6与阀孔承台9间隔空间恰好等于阀孔承台9的孔洞时限位杆8顶端与封堵件6贴合，封堵件6与阀孔承台9贴合时，即完全密封阀孔承台9处的阀孔，此时要求限位杆8仍不脱离于封堵件6内，保障设备循环运转，封堵件6与阀孔承台9分离至间隙最大处，该最大处即为封堵件6与阀孔承台9形成的间隙空间体积与阀孔承台9的阀孔空间相同，即封堵件6下行最大处，此即控制电机4控制传动轴5转动而带动封堵件6纵向运行的上下限。
其中，密封板7的底端与间隙密封件10的顶端均设有一组可紧压密封的胶圈，在密封板7受上部压力作用时，密封板7底部的密封胶圈和间隙密封件10顶部的密封胶圈，均能够与密封板7形成可靠的密封机构，使得密封板7与阀孔承台9的间隙、密封板7与传动轴5的间隙均能够得到更加稳定的密封效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种用于油田注水工艺的电动配水器，包括工作筒主体（1）、位于所述工作筒主体（1）中心筒处的测试密封段（2）、偏心安装于工作筒主体（1）内的桥式通道（3），其特征在于：所述工作筒主体（1）的其中一个偏孔内密封安装有控制电机（4），所述控制电机（4）的输出轴固定连接有传动轴（5），所述传动轴（5）穿出控制电机（4）的安装腔室并伸入其下方注水腔室，所述传动轴（5）的底端活动连接于所述注水腔室的内底，所述传动轴（5）分为上部光滑段和下部螺纹段两段，所述传动轴（5）的下部螺纹段螺纹连接有封堵件（6），所述传动轴（5）的上部光滑段活动套接有密封板（7），所述封堵件（6）的底端左右两侧均活动套接有限位杆（8），所述限位杆（8）的底端固定连接于所述注水腔室的内底，所述注水腔室的内壁中部且位于封堵件（6）的附近固定安装有阀孔承台（9），所述阀孔承台（9）与封堵件（6）配合形成由封堵件（6）距阀孔承台（9）的间距控制阀孔承台（9）上孔洞的开度，所述传动轴（5）的中部光滑段与螺纹段交接处设有间隙密封件（10），所述间隙密封件（10）用于密封阀孔承台（9）的孔洞以及密封板（7）与传动轴（5）的套接间隙。
2.根据权利要求1所述的一种用于油田注水工艺的电动配水器，其特征在于：所述封堵件（6）由其底部圆柱、中部圆台和上部圆柱组成阶梯状堵塞件。
3.根据权利要求1所述的一种用于油田注水工艺的电动配水器，其特征在于：所述限位杆（8）套接于封堵件（6）内的长度为由封堵件（6）与阀孔承台（9）贴合时限位杆（8）恰好不脱离封堵件（6）、封堵件（6）与阀孔承台（9）间隔空间恰好等于阀孔承台（9）的孔洞时限位杆（8）顶端与封堵件（6）贴合。
4.根据权利要求1所述的一种用于油田注水工艺的电动配水器，其特征在于：所述密封板（7）的底端与间隙密封件（10）的顶端均设有一组可紧压密封的胶圈。
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