專利名稱：定差式恒流量堵塞器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于油田注水井分層注水的定差式恒流堵塞器，是對(duì)現(xiàn)有注水用堵塞器的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，油田注水井的配水方法是根據(jù)油層實(shí)際情況，通過(guò)理論計(jì)算，選擇配水嘴裝入堵塞器進(jìn)行作業(yè)。配水過(guò)程為，起舊堵塞器下新堵塞器測(cè)量流量，如滿足要求則配水完成，但是，實(shí)際工作中管網(wǎng)壓力及地層壓力經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致已經(jīng)配好的層面的流量也隨之而變化，經(jīng)常需要重新更換水嘴調(diào)整流量，這樣就增加了注水井的作業(yè)量，影響注水井的及時(shí)投注，直接影響油田產(chǎn)量。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種定差式恒流量堵塞器，該堵塞器具有能依據(jù)注水壓力及地層壓力變化自動(dòng)調(diào)整維持注水量恒定，大大縮短調(diào)配時(shí)間，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低注水井調(diào)配成本，能夠保證注水層面配水一次到位。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是打撈桿1的下部安裝在壓帽2內(nèi)，壓帽2的下端與支撐座4的上端螺紋連接，打撈桿1的下部與壓帽2的下端之間設(shè)有彈簧3，凸輪軸6安裝在支撐座4上，凸輪7的內(nèi)端裝在支撐座4內(nèi)的凸輪軸6上，凸輪7的外端裝在支撐座4上的開(kāi)口槽的外側(cè)；閥桿座套8外部裝有上密封圈9，其內(nèi)上部與閥桿10形成配合可相對(duì)滑動(dòng)，并有臺(tái)肩對(duì)閥桿定位，內(nèi)下部裝有恒力閥彈簧11，并與支撐座12上端以螺紋連接，恒力閥彈簧11上部頂在閥桿10的軸肩上，下部頂在支撐座12的臺(tái)階上，可實(shí)現(xiàn)恒力閥彈簧11的預(yù)壓要求；支撐座12的臺(tái)階對(duì)閥桿10起扶正作用，閥桿10下部有防止閥門13沖擊水嘴15的軸肩；支撐座12上有4個(gè)出水口，其下部外表面裝有下密封，閥門13通過(guò)螺釘14固定在閥桿10上，將閥門13做成可拆卸的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)閥桿10與閥門13應(yīng)用不同材料加工制造的目的；下蓋17的上端與支撐座12的下端以螺紋連接，下蓋17上有5～15個(gè)進(jìn)水孔；下蓋17內(nèi)裝有水嘴15，水嘴15下部開(kāi)有固定節(jié)流口，水嘴15上部出水口為錐坡口與閥門13之間形成環(huán)形間隙成為可調(diào)節(jié)流口，水嘴15外部有密封圈16；閥桿10的上端有圓柱體相當(dāng)于柱塞，其上有4～6個(gè)圓環(huán)形凹槽，閥桿中部設(shè)有定位用的凸臺(tái)，凸臺(tái)對(duì)彈簧起定位作用，凸臺(tái)下部圓柱體對(duì)套在閥桿上的彈簧起扶正作用，閥桿10下部有直徑更小的圓柱部分，與彈簧扶正圓柱之間形成軸肩，可防止閥門13沖擊水嘴15；閥桿10最下部有螺紋孔，可通過(guò)螺釘將閥門13固定在閥桿10上。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)采用本實(shí)用新型定差式恒流量堵塞器可以大大提高配水的精度和準(zhǔn)確性，而且注水量在注水井的進(jìn)口壓力或地層壓力發(fā)生變化時(shí)可以保持是恒定的，這樣就保證了注水層面配水一次到位，縮短了配水周期，節(jié)省人力、物力。


圖1為定差式恒流量堵塞器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為閥桿結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖1中，1.打撈桿，2.壓帽，3.壓簧，4.凸輪座，5.扭簧，6.凸輪軸，7.凸輪，8.閥桿座套，9.形密封圈，10.閥桿，11.恒力閥彈簧，12.支撐座，13.閥門，14.螺釘，15.水嘴，16.密封圈，17.下蓋。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的工作原理是在注水壓差發(fā)生波動(dòng)時(shí)，堵塞器也可以根據(jù)壓差變化自動(dòng)調(diào)整并保持注水量不變。其中定差減壓閥的作用是通過(guò)滑動(dòng)閥桿閥門組件和恒力彈簧11自動(dòng)根據(jù)注水壓差改變其可變節(jié)流口的通流面積，并向固定節(jié)流口提供一個(gè)恒定的壓差，通過(guò)固定節(jié)流閥的節(jié)流作用而獲得恒定的流量。
注入水由下蓋17上的多個(gè)進(jìn)水小孔進(jìn)入恒流堵塞器內(nèi)，先通過(guò)水嘴下部的固定節(jié)流孔減壓后，進(jìn)入水嘴內(nèi)腔，在水嘴15的外圓上，裝有密封件16，使入水口與出水口不致串通。然后通過(guò)水嘴上部出口與閥門之間的可變減壓口，經(jīng)支撐座12上的側(cè)孔流入地層。閥桿10的上端有圓柱體相當(dāng)于柱塞，閥桿中部設(shè)有定位用的凸臺(tái)，凸臺(tái)上坐有彈簧11，且彈簧套在閥桿的圓柱體上，彈簧11的另一端頂在支撐座12的臺(tái)階上，彈簧采用圓柱螺旋壓縮式彈簧；水嘴15的出水口為錐坡口，水嘴的錐坡口與閥門13的導(dǎo)角配合，形成環(huán)形間隙，閥桿上部的圓柱體與閥桿座套8的內(nèi)孔相配合，將密封段兩端分割成兩個(gè)壓力區(qū)，注水的進(jìn)口壓力P1經(jīng)堵塞器上部開(kāi)口進(jìn)入，作用在閥桿的上端面上。
設(shè)注水工作壓力為P1，作用于水嘴與閥芯之間，即水嘴入口壓力，也稱固定節(jié)流口前壓力；P2為水嘴內(nèi)腔壓力，作用在閥門13的下部，也可以稱其為固定節(jié)流口后壓力；P3為注水器出口壓力，在實(shí)際使用過(guò)程中P3為地層壓力；S為滑動(dòng)閥桿閥門組件的受壓作用面積；F為恒力閥彈簧11的彈性恢復(fù)力?；瑒?dòng)閥桿閥門組件在P1、P2和恒力彈簧11的作用下保持平衡，即S·P1＝S·P2+F，因此有S(P1-P2)＝F，即ΔP＝(P1-P2)＝F/S。由于恒力彈簧11工作在大預(yù)壓量、小工作行程狀態(tài)下，其彈性恢復(fù)力F可看作是恒定值。即ΔP＝(P1-P2)為恒值，則水嘴上固定節(jié)流口前后壓差為定值。由節(jié)流閥流量公式Q＝Gd·A[2ΔP/ρ]1/2可知，(P1-P2)為恒值時(shí)，流過(guò)固定節(jié)流口的流量也為恒定值。所以當(dāng)注水壓差(P1-P3)變動(dòng)時(shí)，注水流量Q可以保持恒定。
注水壓差波動(dòng)時(shí)定差式恒流堵塞器的具體調(diào)節(jié)過(guò)程是當(dāng)P1增加的瞬間，使滑動(dòng)閥桿閥門上的受力平衡遭到破壞，即SP1＞SP2+F，閥桿閥門組件必然下移，因而可變節(jié)流口的通流面積減小，使壓差(P2-P3)增加，即P2上升，從而保證(P1-P2)為恒定值。當(dāng)P1減小的瞬間，同樣使滑動(dòng)閥桿閥門上的受力平衡遭到破壞，即SP1＜SP2+F，閥桿閥門組件必然上下移，因而可變節(jié)流口的通流面積增大，使壓差(P2-P3)減小，即P2下降，從而保證(P1-P2)為恒定值。
當(dāng)P3增加的瞬間，滑動(dòng)閥桿閥門暫時(shí)還來(lái)不及動(dòng)作，由節(jié)流閥流量公式Q＝GdA[2ΔP/ρ]1/2可知，對(duì)于可變節(jié)流口來(lái)說(shuō)ΔP＝(P2-P3)下降導(dǎo)致Q下降，對(duì)于固定節(jié)流口來(lái)說(shuō)Q下降導(dǎo)致ΔP＝(P1-P2)下降，即有P2上升，對(duì)于滑動(dòng)閥桿閥門組件來(lái)說(shuō)有SP1＜SP2+F，滑動(dòng)閥桿閥門組件將會(huì)向上移動(dòng)微小距離，重新達(dá)到平衡位置有SP1＝SP2+F，此時(shí)，可變節(jié)流口稍微開(kāi)大導(dǎo)致Q上升，從而保持Q不變。同理，當(dāng)P3減小的瞬間，滑動(dòng)閥桿閥門暫時(shí)還來(lái)不及動(dòng)作，由節(jié)流閥流量公式Q＝GdA[2ΔP/ρ]1/2可知，對(duì)于可變節(jié)流口來(lái)說(shuō)ΔP＝(P2-P3)增加導(dǎo)致Q增加，對(duì)于固定節(jié)流口來(lái)說(shuō)Q增加導(dǎo)致ΔP＝(P1-P2)增加，即有P2下降，對(duì)于滑動(dòng)閥桿閥門組件來(lái)說(shuō)有SP1＞SP2+F，滑動(dòng)閥桿閥門組件將會(huì)向下移動(dòng)微小距離，重新達(dá)到平衡位置有SP1＝SP2+F，此時(shí)，可變節(jié)流口稍微關(guān)小導(dǎo)致Q下降，從而保持Q不變。在P1、P3的變化過(guò)程中，都是由恒力彈簧自動(dòng)調(diào)節(jié)的。由于恒力彈簧工作在大預(yù)壓量、小工作行程狀態(tài)下，其彈性恢復(fù)力F可看作是恒定值。
因此，通過(guò)合理地設(shè)計(jì)定差式恒流量堵塞器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以達(dá)到在一定的壓力參數(shù)范圍內(nèi)，保證進(jìn)、出口壓力P1、P3變化而流量恒定。
定差式恒流量堵塞器在外形尺寸上都保持了原堵塞器的尺寸，這樣投撈堵塞器的工具可和新型恒流量堵塞器配合使用，新型恒流量堵塞器的使用，將使配水的精度，效率都達(dá)到一個(gè)前所未有的水平。
權(quán)利要求1.一種定差式恒流量堵塞器，由打撈桿(1)、壓帽(2)、O形密封圈(9)、密封圈(16)和下蓋(17)組成，其特征是打撈桿(1)的下部安裝在壓帽(2)內(nèi)，壓帽(2)的下端與支撐座(4)的上端螺紋連接，打撈桿(1)的下部與壓帽(2)的下端之間設(shè)有彈簧(3)，凸輪軸(6)安裝在支撐座(4)上，閥桿座套(8)外部裝有上密封圈(9)，其內(nèi)上部與閥桿(10)形成配合可相對(duì)滑動(dòng)，并有臺(tái)肩對(duì)閥桿定位，閥桿(10)的下部裝有恒力閥彈簧(11)，并與支撐座(12)上端以螺紋連接，恒力閥彈簧(11)上部頂在閥桿(10)的軸肩上，下部頂在支撐座(12)的臺(tái)階上；支撐座(12)上有四個(gè)出水口，其下部外表面裝有O形密封圈(9)；下蓋(17)的上端與支撐座(11)的下端以螺紋連接，下蓋(17)內(nèi)裝有水嘴(15)，下蓋(17)上有5～15個(gè)進(jìn)水孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是水嘴(15)下部開(kāi)有固定節(jié)流口，水嘴(15)上部出水口為錐坡口與閥門(13)之間形成環(huán)形間隙構(gòu)成可調(diào)節(jié)流口，水嘴(15)外部有密封圈(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是凸輪(7)的內(nèi)端裝在支撐座(4)內(nèi)的凸輪軸(6)上，凸輪(7)的外端裝在支撐座(4)上的開(kāi)口槽的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是閥桿(10)的上端為圓柱體其上有4～6個(gè)圓環(huán)形凹槽，中部設(shè)有定位用的凸臺(tái)，下部有直徑較小的圓柱部分，閥桿(10)最下部有螺紋孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是閥門(13)通過(guò)螺釘(14)固定在閥桿(10)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種定差式恒流量堵塞器。其特征是滑動(dòng)閥桿(10)放置在閥桿座套(8)空腔內(nèi)，滑動(dòng)閥桿(10)上端柱塞與閥桿座套(8)之間形成密封滑動(dòng)副，中部軸肩起定位作用；恒力彈簧(11)一端靠在軸肩上，另一端頂在支撐座上，滑動(dòng)閥桿(10)下端固定有閥門(13)，閥門(13)與水嘴(14)上端口之間形成可變節(jié)流口，水嘴(14)的出水口為錐坡口，其下端開(kāi)有固定節(jié)流孔，支撐座(12)上開(kāi)有出水孔。采用本實(shí)用新型可以大大提高配水的精度和準(zhǔn)確性，而且注水量在注水井的進(jìn)口壓力或地層壓力發(fā)生變化時(shí)可以保持是恒定的，這樣就保證了注水層面配水一次到位，縮短了配水周期，節(jié)省人力、物力。
文檔編號(hào)E21B43/20GK2908768SQ20052002494
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者姚春東 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)