专利名称：定差式恒流量堵塞器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于油田注水井分层注水的定差式恒流堵塞器，是对现有注水用堵塞器的改进。
背景技术：
目前，油田注水井的配水方法是根据油层实际情况，通过理论计算，选择配水嘴装入堵塞器进行作业。配水过程为，起旧堵塞器下新堵塞器测量流量，如满足要求则配水完成，但是，实际工作中管网压力及地层压力经常会发生变化，导致已经配好的层面的流量也随之而变化，经常需要重新更换水嘴调整流量，这样就增加了注水井的作业量，影响注水井的及时投注，直接影响油田产量。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种定差式恒流量堵塞器，该堵塞器具有能依据注水压力及地层压力变化自动调整维持注水量恒定，大大缩短调配时间，降低工人劳动强度，降低注水井调配成本，能够保证注水层面配水一次到位。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是打捞杆1的下部安装在压帽2内，压帽2的下端与支撑座4的上端螺纹连接，打捞杆1的下部与压帽2的下端之间设有弹簧3，凸轮轴6安装在支撑座4上，凸轮7的内端装在支撑座4内的凸轮轴6上，凸轮7的外端装在支撑座4上的开口槽的外侧；阀杆座套8外部装有上密封圈9，其内上部与阀杆10形成配合可相对滑动，并有台肩对阀杆定位，内下部装有恒力阀弹簧11，并与支撑座12上端以螺纹连接，恒力阀弹簧11上部顶在阀杆10的轴肩上，下部顶在支撑座12的台阶上，可实现恒力阀弹簧11的预压要求；支撑座12的台阶对阀杆10起扶正作用，阀杆10下部有防止阀门13冲击水嘴15的轴肩；支撑座12上有4个出水口，其下部外表面装有下密封，阀门13通过螺钉14固定在阀杆10上，将阀门13做成可拆卸的结构，实现阀杆10与阀门13应用不同材料加工制造的目的；下盖17的上端与支撑座12的下端以螺纹连接，下盖17上有5～15个进水孔；下盖17内装有水嘴15，水嘴15下部开有固定节流口，水嘴15上部出水口为锥坡口与阀门13之间形成环形间隙成为可调节流口，水嘴15外部有密封圈16；阀杆10的上端有圆柱体相当于柱塞，其上有4～6个圆环形凹槽，阀杆中部设有定位用的凸台，凸台对弹簧起定位作用，凸台下部圆柱体对套在阀杆上的弹簧起扶正作用，阀杆10下部有直径更小的圆柱部分，与弹簧扶正圆柱之间形成轴肩，可防止阀门13冲击水嘴15；阀杆10最下部有螺纹孔，可通过螺钉将阀门13固定在阀杆10上。
本实用新型具有如下优点采用本实用新型定差式恒流量堵塞器可以大大提高配水的精度和准确性，而且注水量在注水井的进口压力或地层压力发生变化时可以保持是恒定的，这样就保证了注水层面配水一次到位，缩短了配水周期，节省人力、物力。
图1为定差式恒流量堵塞器结构示意图；图2为阀杆结构示意图。
在图1中，1.打捞杆，2.压帽，3.压簧，4.凸轮座，5.扭簧，6.凸轮轴，7.凸轮，8.阀杆座套，9.形密封圈，10.阀杆，11.恒力阀弹簧，12.支撑座，13.阀门，14.螺钉，15.水嘴，16.密封圈，17.下盖。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述本实用新型的工作原理是在注水压差发生波动时，堵塞器也可以根据压差变化自动调整并保持注水量不变。其中定差减压阀的作用是通过滑动阀杆阀门组件和恒力弹簧11自动根据注水压差改变其可变节流口的通流面积，并向固定节流口提供一个恒定的压差，通过固定节流阀的节流作用而获得恒定的流量。
注入水由下盖17上的多个进水小孔进入恒流堵塞器内，先通过水嘴下部的固定节流孔减压后，进入水嘴内腔，在水嘴15的外圆上，装有密封件16，使入水口与出水口不致串通。然后通过水嘴上部出口与阀门之间的可变减压口，经支撑座12上的侧孔流入地层。阀杆10的上端有圆柱体相当于柱塞，阀杆中部设有定位用的凸台，凸台上坐有弹簧11，且弹簧套在阀杆的圆柱体上，弹簧11的另一端顶在支撑座12的台阶上，弹簧采用圆柱螺旋压缩式弹簧；水嘴15的出水口为锥坡口，水嘴的锥坡口与阀门13的导角配合，形成环形间隙，阀杆上部的圆柱体与阀杆座套8的内孔相配合，将密封段两端分割成两个压力区，注水的进口压力P1经堵塞器上部开口进入，作用在阀杆的上端面上。
设注水工作压力为P1，作用于水嘴与阀芯之间，即水嘴入口压力，也称固定节流口前压力；P2为水嘴内腔压力，作用在阀门13的下部，也可以称其为固定节流口后压力；P3为注水器出口压力，在实际使用过程中P3为地层压力；S为滑动阀杆阀门组件的受压作用面积；F为恒力阀弹簧11的弹性恢复力。滑动阀杆阀门组件在P1、P2和恒力弹簧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。由于恒力弹簧11工作在大预压量、小工作行程状态下，其弹性恢复力F可看作是恒定值。即ΔP＝(P1-P2)为恒值，则水嘴上固定节流口前后压差为定值。由节流阀流量公式Q＝Gd·A[2ΔP/ρ]1/2可知，(P1-P2)为恒值时，流过固定节流口的流量也为恒定值。所以当注水压差(P1-P3)变动时，注水流量Q可以保持恒定。
注水压差波动时定差式恒流堵塞器的具体调节过程是当P1增加的瞬间，使滑动阀杆阀门上的受力平衡遭到破坏，即SP1＞SP2+F，阀杆阀门组件必然下移，因而可变节流口的通流面积减小，使压差(P2-P3)增加，即P2上升，从而保证(P1-P2)为恒定值。当P1减小的瞬间，同样使滑动阀杆阀门上的受力平衡遭到破坏，即SP1＜SP2+F，阀杆阀门组件必然上下移，因而可变节流口的通流面积增大，使压差(P2-P3)减小，即P2下降，从而保证(P1-P2)为恒定值。
当P3增加的瞬间，滑动阀杆阀门暂时还来不及动作，由节流阀流量公式Q＝GdA[2ΔP/ρ]1/2可知，对于可变节流口来说ΔP＝(P2-P3)下降导致Q下降，对于固定节流口来说Q下降导致ΔP＝(P1-P2)下降，即有P2上升，对于滑动阀杆阀门组件来说有SP1＜SP2+F，滑动阀杆阀门组件将会向上移动微小距离，重新达到平衡位置有SP1＝SP2+F，此时，可变节流口稍微开大导致Q上升，从而保持Q不变。同理，当P3减小的瞬间，滑动阀杆阀门暂时还来不及动作，由节流阀流量公式Q＝GdA[2ΔP/ρ]1/2可知，对于可变节流口来说ΔP＝(P2-P3)增加导致Q增加，对于固定节流口来说Q增加导致ΔP＝(P1-P2)增加，即有P2下降，对于滑动阀杆阀门组件来说有SP1＞SP2+F，滑动阀杆阀门组件将会向下移动微小距离，重新达到平衡位置有SP1＝SP2+F，此时，可变节流口稍微关小导致Q下降，从而保持Q不变。在P1、P3的变化过程中，都是由恒力弹簧自动调节的。由于恒力弹簧工作在大预压量、小工作行程状态下，其弹性恢复力F可看作是恒定值。
因此，通过合理地设计定差式恒流量堵塞器的结构参数，可以达到在一定的压力参数范围内，保证进、出口压力P1、P3变化而流量恒定。
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，这样投捞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，将使配水的精度，效率都达到一个前所未有的水平。
权利要求1.一种定差式恒流量堵塞器，由打捞杆(1)、压帽(2)、O形密封圈(9)、密封圈(16)和下盖(17)组成，其特征是打捞杆(1)的下部安装在压帽(2)内，压帽(2)的下端与支撑座(4)的上端螺纹连接，打捞杆(1)的下部与压帽(2)的下端之间设有弹簧(3)，凸轮轴(6)安装在支撑座(4)上，阀杆座套(8)外部装有上密封圈(9)，其内上部与阀杆(10)形成配合可相对滑动，并有台肩对阀杆定位，阀杆(10)的下部装有恒力阀弹簧(11)，并与支撑座(12)上端以螺纹连接，恒力阀弹簧(11)上部顶在阀杆(10)的轴肩上，下部顶在支撑座(12)的台阶上；支撑座(12)上有四个出水口，其下部外表面装有O形密封圈(9)；下盖(17)的上端与支撑座(11)的下端以螺纹连接，下盖(17)内装有水嘴(15)，下盖(17)上有5～15个进水孔。
2.根据权利要求1所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是水嘴(15)下部开有固定节流口，水嘴(15)上部出水口为锥坡口与阀门(13)之间形成环形间隙构成可调节流口，水嘴(15)外部有密封圈(16)。
3.根据权利要求1或2所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是凸轮(7)的内端装在支撑座(4)内的凸轮轴(6)上，凸轮(7)的外端装在支撑座(4)上的开口槽的外侧。
4.根据权利要求3所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是阀杆(10)的上端为圆柱体其上有4～6个圆环形凹槽，中部设有定位用的凸台，下部有直径较小的圆柱部分，阀杆(10)最下部有螺纹孔。
5.根据权利要求1所述的定差式恒流量堵塞器，其特征是阀门(13)通过螺钉(14)固定在阀杆(10)上。
专利摘要本实用新型公开一种定差式恒流量堵塞器。其特征是滑动阀杆(10)放置在阀杆座套(8)空腔内，滑动阀杆(10)上端柱塞与阀杆座套(8)之间形成密封滑动副，中部轴肩起定位作用；恒力弹簧(11)一端靠在轴肩上，另一端顶在支撑座上，滑动阀杆(10)下端固定有阀门(13)，阀门(13)与水嘴(14)上端口之间形成可变节流口，水嘴(14)的出水口为锥坡口，其下端开有固定节流孔，支撑座(12)上开有出水孔。采用本实用新型可以大大提高配水的精度和准确性，而且注水量在注水井的进口压力或地层压力发生变化时可以保持是恒定的，这样就保证了注水层面配水一次到位，缩短了配水周期，节省人力、物力。
文档编号E21B43/20GK2908768SQ20052002494
公开日2007年6月6日 申请日期2005年9月27日 优先权日2005年9月27日
发明者姚春东 申请人:燕山大学