变流量压力注水装置
阅读说明：本技术 变流量压力注水装置 (Variable flow pressure water injection device ) 是由 刘挺 刘丽群 韩连福 曹志民 吴云 张哲� 于 2020-04-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变流量压力注水装置,包括：旋流器,具有呈一定角度设置的入口端和出口端,入口端能连接注水泵；与旋流器的出口端相连的振动发生器,其具有：上端与旋流器的出口端相连的注水筒,注水筒的下部筒壁上设有多个射孔；位于注水筒内的活塞结构,其具有活塞筒及活塞件,活塞筒与注水筒之间形成有旋流通道,注水筒的上端能通过旋流通道与多个射孔相连通,活塞件的上端能密封滑动地设置在活塞筒内,活塞件的下端伸出活塞筒并能密封滑动地设置在注水筒的下部筒壁内。本发明通过旋流器控制注入振动发生器中的水的压力,从而使水能从不同的射孔进入不同油层,进而保证油层中的压力满足开采条件,其设计简单、操作方便且能提高油田采收率。(The invention discloses a variable flow pressure water injection device, which comprises: the cyclone is provided with an inlet end and an outlet end which are arranged at a certain angle, and the inlet end can be connected with a water injection pump; a vibration generator connected to the outlet end of the cyclone, having: the upper end of the water injection barrel is connected with the outlet end of the cyclone, and the lower barrel wall of the water injection barrel is provided with a plurality of perforations; the piston structure is positioned in the water injection cylinder and provided with a piston cylinder and a piston piece, a rotational flow channel is formed between the piston cylinder and the water injection cylinder, the upper end of the water injection cylinder can be communicated with a plurality of perforation holes through the rotational flow channel, the upper end of the piston piece can be arranged in the piston cylinder in a sealing and sliding manner, and the lower end of the piston piece extends out of the piston cylinder and can be arranged in the lower cylinder wall of the water injection cylinder in a sealing and sliding manner. The invention controls the pressure of water injected into the vibration generator through the swirler, so that the water can enter different oil layers from different perforations, thereby ensuring that the pressure in the oil layers meets the exploitation conditions.)
技术领域
本发明涉及油田注水技术领域，尤其涉及一种变流量压力注水装置。
背景技术
油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身的能量不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水以保持油层压力，这个过程称为油田注水。油田注水是油田开发过程中向地层补充能量、提高油田采收率的重要手段之一。注水井管理技术水平的高低决定着油田开发效果的好坏，同时也决定着油田开发寿命的长短。
注水工艺开展初期，受管柱及技术限制，以笼统注水工艺为主，即直接从油管内往地层注水，在井下不予控制、自然分流，仅可在地面控制单井总注入量。由于各开采小层渗透率差别很大，注入水往往沿高渗透率层推进速度较快，“单层突进”现象严重，导致油井产液含水率增高，无效注水增多。这个严重缺陷客观催生了分层注水工艺的发展。
油套分注是最简单的一种分注方式，但仅能实现两层分注，驱油效果有限，已逐渐被淘汰。偏心注水理论上分层数不受限制，但两层之间不宜过于细分，小于5m的相邻层段会导致座层识别、操作困难。偏心注水早期采用投捞堵塞器、人工更换不同孔径的水嘴的方法进行流量调配，费时费力，效率低下，已被淘汰。空心注水由于投捞负荷较大、橡胶密封件易脱落，分层数少，最多为4层，导致空心注水技术仅在胜利油田使用，其他油田很难推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种变流量压力注水装置，用以解决现有油层注水工艺操作困难、效率低下，且油田采收率低的难题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种变流量压力注水装置，包括：旋流器，具有呈一定角度设置的入口端和出口端，所述入口端能连接注水泵；振动发生器，与所述旋流器的出口端相连，所述振动发生器具有：注水筒，其上端与所述旋流器的出口端相连，所述注水筒的下部筒壁上设有多个射孔；活塞结构，位于所述注水筒内，所述活塞结构具有活塞筒及活塞件，所述活塞筒与所述注水筒之间形成有旋流通道，所述注水筒的上端能通过所述旋流通道与所述多个射孔相连通，所述活塞件的上端能密封滑动地设置在所述活塞筒内，所述活塞件的下端伸出所述活塞筒并能密封滑动地设置在所述注水筒的下部筒壁内。
优选的，其中，所述活塞筒的内壁上设有上限位件和下限位件，所述上限位件位于所述下限位件的上方，所述活塞件的上端形成有上滑动密封件，所述上滑动密封件能在所述上限位件与所述下限位件之间的所述活塞筒内密封滑动地设置。
优选的，其中，所述活塞件的下端形成有下滑动密封件，所述下滑动密封件能在所述注水筒的下部筒壁内密封滑动地设置，所述下滑动密封件上设有多个导流孔，所述旋流通道能通过所述多个导流孔与所述多个射孔相连通。
优选的，其中，在所述上滑动密封件抵接于所述上限位件的状态下，所述下滑动密封件位于所述多个射孔的上方，所述旋流通道通过所述多个导流孔与所述多个射孔相连通；在所述上滑动密封件抵接于所述下限位件的状态下，所述多个射孔的一部分位于所述下滑动密封件的上方，所述多个射孔的另一部分位于所述下滑动密封件的下方，所述旋流通道能与位于所述下滑动密封件的上方的所述多个射孔相连通，且所述旋流通道能通过所述多个导流孔与位于所述下滑动密封件的下方的多个所述射孔相连通。
优选的，其中，所述注水筒的下部筒壁上沿其轴向方向间隔设有多个射孔组，各所述射孔组包括沿所述注水筒的圆周方向间隔设置的多个所述射孔。
优选的，其中，所述注水筒内还设有丝堵，所述丝堵位于所述活塞筒与所述活塞件的下滑动密封件之间，所述丝堵形成有内通道，所述内通道的上端能与所述旋流通道相连通，所述内通道的下端与所述多个导流孔相对设置。
优选的，其中，所述活塞筒的下端与所述丝堵之间通过多根下连接件相连，两两相邻的所述下连接件之间形成有下部入水口，所述旋流通道通过多个所述下部入水口与所述丝堵的内通道相连通。
优选的，其中，所述活塞筒的上端通过多根上连接件连接于所述注水筒的上部内壁，两两相邻的所述上连接件之间形成有上部入水口，所述注水筒的上端能通过多个所述上部入水口与所述旋流通道相连通。
优选的，其中，所述活塞件的下端通过弹性件抵接于所述注水筒的底部。
优选的，其中，所述旋流器包括：旋流筒，其一端形成所述入口端，所述旋流筒的管壁上开设有所述出口端；螺杆，能转动地设置在所述旋流筒内，所述螺杆的轴线方向与所述入口端相对设置。
优选的，其中，所述出口端的中心线与所述入口端的中心线相垂直。
本发明的特点及优点是：
本发明通过旋流器控制向振动发生器输送的注入水的压力，并通过振动发生器的活塞结构，使注入水能从注水筒内不同深度位置处的多个射孔进入对应的油层内，进而保证各油层中的压力满足开采条件，其设计简单、操作方便且能提高油田采收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明变流量压力注水装置初始状态的结构示意图；
图2为本发明振动发生器另一状态的结构示意图；
图3为图1中“A-A”向的剖面图；
图4为图1中“B-B”向的剖面图。
附图标记与说明：
100、变流量压力注水装置；10、旋流器；11、旋流筒；111、入口端；12、管壁；121、出口端；13、螺杆；20、注水泵；30、振动发生器；31、注水筒；311、筒壁；312、射孔组；3121、射孔；32、活塞结构；321、活塞筒；3211、上限位件；3212、下限位件；322、活塞件；3221、上滑动密封件；3222、下滑动密封件；3223、杆件；33、旋流通道；34、导流孔；35、丝堵；351、内通道；36、下连接件；361、下部入水口；37、上连接件；371、上部入水口；38、弹性件；L1、入口端的中心线；L2、出口端的中心线。
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。
本发明提供一种变流量压力注水装置100，请参见图1至图4，包括旋流器10和振动发生器30。旋流器10具有呈一定角度设置的入口端111和出口端121，入口端111能连接注水泵20；振动发生器30与旋流器10的出口端121相连。其中，振动发生器30具有注水筒31和活塞结构32，注水筒31的上端与旋流器10的出口端121相连，注水筒31的下部筒壁311上设有多个射孔3121；活塞结构32位于注水筒31内，活塞结构32具有活塞筒321及活塞件322，活塞筒321与注水筒31之间形成有旋流通道33，注水筒31的上端能通过旋流通道33与多个射孔3121相连通，活塞件322的上端能密封滑动地设置在活塞筒321内，活塞件322的下端伸出活塞筒321并能密封滑动地设置在注水筒31的下部筒壁311内。
本发明通过旋流器10控制向振动发生器30输送的注入水的压力，并通过振动发生器30的活塞结构32，使注入水能从注水筒31内不同深度位置处的多个射孔3121进入对应的油层内，进而保证各油层中的压力满足开采条件，其设计简单、操作方便且能提高油田采收率。
在本发明中，请参见图1和图2，活塞筒321的内壁上设有上限位件3211和下限位件3212，上限位件3211位于下限位件3212的上方，活塞件322的上端形成有上滑动密封件3221，上滑动密封件3221能在上限位件3211与下限位件3212之间的活塞筒321内密封滑动地设置。
进一步的，活塞件322的下端形成有下滑动密封件3222，下滑动密封件3222能在注水筒31的下部筒壁311内密封滑动地设置，下滑动密封件3222上设有多个导流孔34，旋流通道33能通过多个导流孔34与多个射孔3121相连通。
具体的，上滑动密封件3221与下滑动密封件3222均由呈一定厚度的板体制成，且两者之间通过杆件3223连接固定，因此，其结构简单、载荷传递更加稳定。在本实施例中，该杆件3223的外径小于上滑动密封件3221的外径，且该杆件3223的外径小于下滑动密封件3222的外径。
本发明至少具有以下两种状态：在初始状态下，请参见图1，上滑动密封件3221抵接于上限位件3211，下滑动密封件3222位于注水筒31下部的多个射孔3121的上方，此时，旋流通道33通过多个导流孔34与多个射孔3121相连通。在该状态下，注入水从旋流器10的出口端121进入注水筒31内后，沿着旋流通道33通过多个导流孔34进入位于下滑动密封件3222下方的注水筒31内，进而通过多个射孔3121注入对应的油层内，以增加对应位置处的油层压力。
当注入水从旋流器10的出口端121不断进入注水筒31内，即随着注入水的水量的增加，施加在上滑动密封件3221上的注入水压力也不断增加，从而推动着活塞件322向下滑动至预设位置，此时本发明处于另一状态，具体请参见图2。在此状态下，上滑动密封件3221抵接于下限位件3212，或者上滑动密封件3221位于上限位件3211与下限位件3212之间，此时，多个射孔3121的一部分位于下滑动密封件3222的上方，多个射孔3121的另一部分位于下滑动密封件3222的下方，旋流通道33能与位于下滑动密封件3222的上方的多个射孔3121相连通，且旋流通道33能通过多个导流孔34与位于下滑动密封件3222的下方的多个射孔3121相连通。在该状态下，注入水从旋流器10的出口端121进入注水筒31内，然后沿着旋流通道33流到下滑动密封件3222的上表面，此时注入水分为两路水，一路水通过多个导流孔34进入位于下滑动密封件3222下方的注水筒31内，并经下部筒壁311上的射孔3121注入对应的油层内，而另一路注入水会沿着下滑动密封件3222的上表面直接通过位于下滑动密封件3222的上方的多个射孔3121注入对应的油层内；该两路注入水均能增加与该些射孔3121对应位置处的油层压力，进而便于提升油田采收率，同时也能实现油田的分层注水。
在一些实施例中，请参见图1和图2，注水筒31的下部筒壁311上沿其轴向方向间隔设有多个射孔组312，各射孔组312包括沿注水筒31的圆周方向间隔设置的多个射孔3121。在该实施例中，注入水能同时进入同一个射孔组312内的多个射孔3121，从而能够提高油层的注水效率，同时注入水也更加均匀与安全。
在本发明中，请参见图1和图2，注水筒31内还设有丝堵35，该丝堵35位于活塞筒321与活塞件322的下滑动密封件3222之间，丝堵35形成有内通道351，内通道351的上端能与旋流通道33相连通，内通道351的下端与多个导流孔34相对设置。
本实施例中，通过设置丝堵35，能够将旋流通道33中的注入水引流到下滑动密封件3222的多个导流孔34处，从而便于注入水从多个导流孔34处快速流入射孔3121内。
进一步的，请参见图1、图2和图4，活塞筒321的下端与丝堵35之间通过多根下连接件36相连，两两相邻的下连接件36之间形成有下部入水口361，旋流通道33通过多个下部入水口361与丝堵35的内通道351相连通。
更进一步的，请参见图1至图3，活塞筒321的上端通过多根上连接件37连接于注水筒31的上部内壁，两两相邻的上连接件37之间形成有上部入水口371，注水筒31的上端能通过多个上部入水口371与旋流通道33相连通。具体的，注水筒31的上部筒壁的内径小于注水筒31中部的筒壁内径，活塞筒321位于注水筒31的中部，因此，活塞筒321与注水筒31之间形成了环形的旋流通道33，在本实施例中，活塞筒321的内径可与注水筒31的上部筒壁的内径相同，从而方便在活塞筒321的上端与注水筒31的上部筒壁之间连接多个上连接件37。
在一些优选实施例中，下连接件36和上连接件37均为连接杆，且下连接件36的数量和上连接件37的数量均为4个。在本发明中，下连接件36和上连接件37的数量可以根据实际工况进行调整，在此不对其进行限制。此外，下连接件36和上连接件37的数量也可以不同，从而实现调整进入旋流通道33或射孔3121中的注水量。
为了确保上滑动密封件3221能在上限位件3211与下限位件3212之间的活塞筒321内密封滑动，在一些实施方式中，请参见图1和图2，活塞件322的下端通过弹性件38抵接于注水筒31的底部。因此，当上滑动密封件3221向下滑动至预设位置后完成油层注水后，停止注水后弹性件38能带动上滑动密封件3221回复到初始位置，从而无需工人后续进行任何辅助操作即可实现向油田中重复注水的效果。
在一些实施方式中，请参见图1，旋流器10包括旋流筒11和螺杆13。具体的，旋流筒11的一端形成入口端111，旋流筒11的管壁12上开设有出口端121；螺杆13能转动地设置在旋流筒11内，螺杆13的轴线方向与入口端111相对设置。
本实施例中通过调整螺杆13的转动速度，调整旋流器10输出水的速度，从而实现调整注入水的水压与流量的目的。在一些优选实施例中，出口端121的中心线L2与入口端111的中心线L1相垂直，从而保证注入水经过螺杆13的扰动后能以一定速度直接输出，减少能量损失，降低产品的使用成本。
以上仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
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