一种防返吐可调配水器的制作方法

1.本发明属于油气开采的技术领域，具体涉及一种适用于小直径套管的防返吐可调配水器。


背景技术：

2.目前，油田分层注水多采用井下偏心配水器，但在投捞测试时，通常需要反复多次投捞水嘴，直到水量达到配注要求，现场投捞测试工作量大，效率低，尤其是应用于分层数超过4段以上的井，工作量大、效率低这一缺点尤为明显。而采用注水井测调一体化分注工艺，可实现边测边调，大大减少了测试工作量，井下可调配水器是测调一体化管柱中最为关键的工具，可通过电磁式同心测调仪调节水嘴的大小开度，控制注水量大小。
3.井下可调配水器的结构多如授权公告号为cn206617149u的中国实用新型专利所示，包括由上向下顺次连接的上接头、外筒、桥式本体和下接头，桥式本体的侧壁上开设有与下接头连通的纵向通孔以及与桥式本体内腔相连通的径向通孔，径向通孔连通桥式本体的内腔与配水器的外部。在桥式本体上部设置有对测调仪进行定位的定位筒(即该专利中的导向筒)，桥式本体的内腔设置有固定水嘴，固定水嘴上设置有与径向通孔连通的出水口，定位筒中还螺纹装配有活动水嘴，转动活动水嘴时能够驱使活动水嘴上下移动，改变固定水嘴中出水口的过流面积，进而调节出水量。其中，定位筒上开设有定位槽，定位槽能够与测调仪中的定位装置(即该专利中的定位爪)配合，从而实现测调仪的固定和上部的防转；活动水嘴的侧壁上开设有测调仪连接孔，测调仪连接孔能够与测调仪中的转动装置(即该专利中的转动驱动件)配合，从而使测调仪的下端带动活动水嘴进行转动，进而改变出水口的大小，实现注水量可调。
4.在径向通孔内安装有单向阀，注水时液体经固定水嘴后推开单向阀实现分层注水，注水停止后，单向阀关闭，防止地层中残留的聚合物、泥沙等倒流至管柱内，实现防返吐。
5.现有技术的配水器存在的弊端在于：油田开发后期套管损坏后，会在原有套管内放入二次固井小套管，形成新的套管，新套管的内径会变小，相应地，配水器的外径也需要变小，但是由于配水器内需要供仪器通过，内径无法缩小，这就导致配水器的内壁厚度需要进行减小，但是现有技术的配水器中通过开设径向通孔并设置径向延伸的单向阀来防返吐，但是配水器内壁厚度较小时配水器的内壁没有空间来布置单向阀的弹簧、阀球、阀座等结构，导致小直径的配水器无法有效防返吐。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种防返吐可调配水器，以解决现有技术中小套管井配套的配水器无法防返吐的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明所提供的防返吐可调配水器的技术方案是：一种防返吐可调配水器，包括由上向下依次相连的上接头、外筒和下接头，上接头或外筒上设有位于外
筒中的定位管，定位管上设有用于与测调仪的定位装置配合的定位槽；所述定位管的下端固设有防转管，防转管、外筒、定位管配合形成顶部封闭、底部开放的第一环形空间，第一环形空间内沿上下方向滑动装配有滑动环，滑动环与防转管滑动密封配合，外筒的筒壁上设有用于连通第一环形空间与外筒外部的连通孔；所述防转管的底部固设有固定阀片，固定阀片与外筒之间密封配合，固定阀片中设有上下延伸并与第一环形空间连通的过流孔，滑动环以及第一环形空间的顶部之间压装有压簧，压簧用于对滑动环施加朝下的作用力以使滑动环顶压在固定阀片顶面上并封闭所述过流孔；所述下接头的顶面上支撑放置有环形支撑体，环形支撑体上由下向上依次支撑有筒状的旋转芯子和旋转阀片，旋转芯子和旋转阀片固设在一起，旋转阀片上设有过流通道，旋转阀片与固定阀片上下贴合在一起，旋转阀片转动时可改变过流通道、过流孔的对应面积以改变过流孔的开度；所述旋转芯子的外径小于外筒的内径，以在旋转芯子、外筒之间形成顶部与所述过流通道连通的第二环形空间，旋转芯子上设有多个径向通孔，使用时，部分径向通孔用于与测调仪的转动装置配合，转动装置能够带动旋转芯子以及旋转阀片绕上下延伸的轴线进行转动以改变过流孔的开度；其余的径向通孔供旋转芯子内的液体进入第二环形空间中，并通过过流通道、过流孔后上推滑动环以与外筒的连通孔相连。
8.有益效果：注水时液体能够向上顶推滑动环，滑动环与固定阀片之间不再保持密封，液体经第一环形空间、连通孔注入地层中，实现分层注水，测调仪带动旋转芯子、旋转阀片转动从而改变过流孔的开度，从而调节注水量。注水完成后，滑动环在自重以及压簧的作用下下行顶压在固定阀片上，封闭固定阀片的过流孔，同时又因为固定阀片与外筒之间密封配合，固定阀片与定位管之间固定相连，地层的返吐液体无法经过流孔进入管柱中，实现了防返吐的功能。本发明的配水器中，滑动环为环体且上下滑动开启、关闭，与现有技术中沿径向延伸的单向阀相比，所需的径向尺寸更小，能够适用于小直径的套管使用工况。
9.进一步地，所述旋转阀片的外周面上设有上下贯通的过流凹槽，过流凹槽形成所述过流通道，所述旋转阀片中于过流凹槽的周向侧部具有用于遮挡所述过流孔的遮挡部分。通过开设过流凹槽来形成过流通道，加工方式简单。
10.进一步地，所述外筒上设有径向延伸的第一销钉，所述第一销钉用于插入所述过流凹槽中，第一销钉用于与过流凹槽的槽壁挡止配合，以指示固定阀片完全遮挡过流孔。通过第一销钉与过流凹槽槽壁的挡止配合，对固定阀片的位置进行定位，在初始状态或者不需要分层注水时保证将过流孔可靠地封闭。
11.进一步地，所述过流凹槽沿周向间隔排布有至少两个，所述遮挡部分形成于相邻两过流凹槽之间。过流凹槽有至少两个，注水量较大，分层注水的速度更快。
12.进一步地，所述过流孔为菱形孔。过流孔为菱形孔，在转动旋转阀片来调节过流孔的开度时，流量变化较小，调节范围更大。
13.进一步地，所述环形支撑体包括支撑于下接头上的支撑套以及放置于支撑套上的支撑环，所述支撑环内周具有台阶，所述旋转芯子支撑在支撑环的台阶上，所述第二环形空间的底部被支撑环封闭。支撑环能够封闭第二环形空间的底部，能够在第二环形空间中形成更大的水压，保证快速打开滑动环。
14.进一步地，防返吐可调配水器还包括弹性压装于下接头与支撑环之间的压簧。通过压簧能够保证固定阀片和旋转阀片之间贴合紧密，避免漏液。
15.进一步地，所述滑动环的底部设有上小下大的锥孔，所述固定阀片的顶部边缘位置对应设置有圆弧密封面，锥孔的孔壁用于与圆弧密封面配合以封闭过流孔。通过锥孔的孔壁与圆弧密封面的配合，能够实现可靠地密封。
16.进一步地，所述定位管通过沿周向均布的多个第二销钉固定于外筒上。定位管通过第二销钉固定于外筒上，能够实现定位管、外筒的防转，而且安装时不需要在外筒上设置螺纹，加工较为方便。
17.进一步地，所述滑动环的外径小于外筒的内径，以使得滑动环与外筒之间具有滑动间隙。滑动环与外筒之间有滑动间隙，滑动环向上滑动时的阻力较小。
附图说明
18.图1为本发明所提供的防返吐可调配水器的结构示意图；
19.图2为图1中a处的放大图；
20.图3为图2中滑动环、固定阀片配合处的局部放大图；
21.图4为图1中b处的放大图；
22.图5为图1中固定阀片的示意图；
23.图6为图5中c-c截面的示意图；
24.图7为图1中定位管的示意图；
25.图8为图7中d-d截面的示意图；
26.图9为图1中旋转阀片的示意图；
27.图10为图1中旋转芯子的示意图；
28.图11为图10中e-e截面的示意图；
29.附图标记说明：
30.1、上接头；2、外筒；201、连通孔；3、下接头；4、定位管；401、定位槽；5、防转管；6、固定阀片；601、过流孔；602、圆弧密封面；7、滑动环；701、锥孔孔壁；8、旋转阀片；801、过流凹槽；802、遮挡部分；9、旋转芯子；901、径向通孔；10、第一环形空间；11、第一销钉；12、支撑环；13、支撑套；14、第一压簧；15、第二环形空间；16、第二销钉；17、第二压簧。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
33.需要说明的是，可能出现的术语如“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实际的关系或者顺序。而且，术语如“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，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。
34.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.以下结合实施例对本发明作进一步地详细描述。
37.本发明所提供的防返吐可调配水器的具体实施例：
38.如图1至图11所示，防返吐可调配水器(以下简称为配水器)应用在小直径的套管中，包括由上向下顺次相连的上接头1、外筒2和下接头3，三者螺纹装配在一起，并在相接位置处安装有密封圈，外筒2内由上向下顺次布置有定位管4、防转管5、固定阀片6、旋转阀片8、旋转芯子9。
39.定位管4固定安装在外筒2上，具体地，在定位管4的外壁上沿周向均布有6个销钉孔，在外筒2上对应开设有6个螺孔，在每个螺孔、销钉孔中均穿装第二销钉16，定位管4通过6个第二销钉16固定安装在外筒2上。当然，其他实施例中，可以在定位管4上开螺孔，在外筒2上开光孔；其他实施例中，定位管4可以直接螺纹装配在外筒2上，或者螺纹装配在上接头1上。定位管4与外筒2之间布置有密封圈实现密封。定位管4的结构如图7和图8所示，定位管4的内壁上沿周向均布有16个定位槽401，定位槽401起到的作用是供测调仪的定位装置进入，从而对测调仪进行支撑和定位。其中，并非所有的定位槽401在使用时均会用到，定位槽401的数量越多，测调仪中定位装置与定位管4的配合概率也越大。
40.如图1和图2所示，防转管5螺纹装配在定位管4的下端，相接位置处还安装有密封圈。防转管5的外径小于外筒2的内径，使得防转管5、外筒2以及定位管4配合形成顶部封闭、底部开放的第一环形空间10，在第一环形空间10中滑动装配有滑动环7，滑动环7与防转管5之间安装有密封圈，从而使得滑动环7滑动密封套装在防转管5的外部，滑动环7顶部以及定位管4之间压装有第二压簧17，第二压簧17能够对滑动环7施加朝下的作用力。而外筒2上开设有多个连通孔201，连通孔201连通第一环形空间10以及外筒2的外部。如图3所示，滑动环7外径小于外筒2的内径，滑动环7与外筒2之间具有滑动间隙，方便滑动环7的上下滑动。
41.固定阀片6焊接在防转管5的下端，固定阀片6的结构如图3、图5和图6所示，固定阀片6整体为环形结构，侧壁上开设有上下贯通的过流孔601，其中，过流孔601为菱形孔。固定阀片6的顶部边缘位置有圆弧密封面602，对应地，如图3所示，滑动环7的底部开设有锥孔，锥孔内径上小下大，锥孔具有锥孔孔壁701，使用时，锥孔孔壁701顶压在圆弧密封面602上，实现固定阀片6和滑动环7之间的密封。设置锥孔的目的在于，滑动环7承受下压作用力，锥孔能够保证受力越大与圆弧密封面602的密封性能越好。
42.如图1和图2所示，固定阀片6与外筒2之间安装有密封圈，同时固定阀片6还与防转管5焊接在一起，使得固定阀片6底部的液体只能通过过流孔601进入第一环形空间10中，而且在滑动环7与固定阀片6压紧的状态下，第一环形空间10内的液体无法进入过流孔601中。
43.旋转阀片8的结构如图9所示，旋转阀片8整体为环形结构，外周面上开设有两个过流凹槽801，过流凹槽801为沿旋转阀片8的周向延伸的长槽，过流凹槽801能够供液体通过，两个过流凹槽801之间的部分为遮挡部分802，遮挡部分802能够遮挡固定阀片6中的过流孔601，通过改变遮挡部分802与过流孔301之间的重合面积，来改变过流孔601的开度，进而能够调节注水量。如图1和图2所示，在外筒2上对应于旋转阀片8所在的位置开设有销钉孔，销钉孔中穿装有第一销钉11，第一销钉11与外筒2焊接在一起，第一销钉11穿入过流凹槽801中，当旋转阀片8转动至过流凹槽801的槽壁与第一销钉11周向挡止的时候，旋转阀片8的遮挡部分802完全将固定阀片6的过流孔601遮挡住。
44.如图1和图4所示，在下接头3的顶面上防止油支撑套13，支撑套13上放置有支撑环12，同时，在下接头3与支撑环12之间还压装有第一压簧14，第一压簧14能够对支撑环12提供向上的弹性力，保证旋转阀片8能够与固定阀片6贴合在一起。支撑环12内有台阶，台阶上支撑放置有旋转芯子9，旋转芯子9为筒状结构，旋转芯子9的外径小于外筒2的内径，从而在旋转芯子9和外筒2之间形成第二环形空间15，第二环形空间15的底部被支撑环12封闭，顶部与旋转阀片8的过流凹槽801连通。
45.如图10和图11所示，旋转芯子9上开设有6个径向通孔901，径向通孔901连通旋转芯子9内外，6个径向通孔901沿周向均布。径向通孔901在此起到两个作用，一个作用是供测调仪中的转动装置伸入，从而能够使测调仪能够带动旋转芯子9进行转动；另一个作用是供旋转芯子9内部的液体通过后进入第二环形空间15中。各径向通孔901在实际使用时，一部分径向通孔901与测调仪配合，另一部分径向通孔901供液体通过。
46.如图1和图2所示，旋转芯子9的上端与旋转阀片8焊接在一起，当旋转芯子9被测调仪带动进行旋转时，旋转阀片8能够随之进行转动，通过旋转阀片8的转动来调节过流孔601的开度。应当说明的是，由于旋转芯子9放置在支撑环12上，旋转芯子9转动时可能也会带动支撑环12以及第一压簧14进行旋转。当然，其他实施例中，支撑环12可以采用石墨环，以减小旋转芯子9和支撑环12之间的摩擦力；或者，其他实施例中，可以在支撑环12和旋转芯子9之间设置轴承。
47.本发明在使用时，将各部件组装成配水器，随分层注水管柱一起下入井下，注水封隔器坐封后将注水层隔开。当油井需分层注水时，地面投球，由电缆在油管内下入专用的电磁式同心测调仪至配水器处，测调仪的定位装置卡入配水器的定位管4的定位槽401内，测调仪的转动装置卡入旋转芯子9的径向通孔901内。注水时，地面控制系统通过电缆驱动测调仪的转动装置，转动装置带动旋转芯子9和旋转阀片8旋转，旋转阀片8和固定阀片6相互配合，改变固定阀片6中过流孔601的开度。注入的液体经剩余的径向通孔901、第二环形空间15、过流凹槽801进入过流孔601中，产生压力向上顶推滑动环7并压缩第二压簧17，使滑动环7与固定阀片6分开，液体通过外筒2的连通孔201注入地层。按照设计配注量，电磁式同心测调仪的地面控制箱通过电缆传输流量、压力和温度数据，并且实时控制调节过流孔601的开度大小，实现边测边调。当井下停注时，滑动环7在第二压簧17的作用下自行下移，并与固定阀片6配合密封，地层的液体无法进入管柱内，可防止地层注入的液体倒流至油管内。
48.本实施例中，滑动环7的外径小于外筒2的内径，在滑动环7与外筒2之间形成滑动间隙。其他实施例中，滑动环7与外筒2之间可以设置密封圈，提高密封性能。
49.本实施例中，滑动环7底部有上小下大的锥孔，固定阀片6的顶部边缘位置有圆弧密封面602，通过锥孔的孔壁与圆弧密封面602的配合封闭过流孔601。其他实施例中，滑动环7底部设置环槽并嵌装有密封圈，当滑动环7被第二压簧17压向固定阀片6时，依靠密封圈的变形封闭过流孔601；当然，也可以将固定阀片6的顶面设置密封圈。
50.本实施例中，支撑环12与下接头3之间压装有压簧。其他实施例中，将支撑环12与下接头3之间的压簧取消，仅依靠支撑套13对支撑环12形成支撑。
51.本实施例中，支撑环12与支撑套13一起形成环形支撑体。其他实施例中，可以仅保留支撑套13；其他实施例中，第二环形空间15的底部可以不封闭，比如环形支撑体上有孔等，此时，当地面投球打压后，第二环形空间15仍然能够形成憋压。
52.本实施例中，过流孔601为菱形孔。其他实施例中，过流孔601可以为圆孔。
53.本实施例中，过流凹槽801沿周向间隔排布有两个，遮挡部分802形成在两过流凹槽801之间。其他实施例中，过流凹槽801的数量可以根据实际情况进行增减，也可以仅有一个。
54.本实施例中，外筒2上设置有第一销钉11，第一销钉11插入过流凹槽801中，当过流凹槽801的槽壁与第一销钉11挡止配合时，旋转阀片8完全封闭过流孔601。其他实施例中，将第一销钉11取消。
55.本实施例中，过流凹槽801形成了上下贯通旋转阀片8的过流通道。其他实施例中，过流通道为开设在旋转阀片8上的通孔，通过改变通孔和过流孔601的对应面积来调节过流孔601的开度。
56.最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。