專利名稱：油田增壓注水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體變?nèi)輽C(jī)械，特別是指一種利用進(jìn)水自身的壓力和循環(huán)油加壓通過注水裝置增壓缸對注水進(jìn)行增壓，增壓缸的活塞采用球形塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)、增壓缸的活塞換向采用活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)以及循環(huán)油的油閥組采用球閥結(jié)構(gòu)的油田增壓注水裝置。
背景技術(shù)：
目前油田采用的增壓注水裝置(ZL98201063X)，設(shè)置有一個高壓出水口，另有一個出水口則以回水方式將水排出，由于回水有污染不能直接排入地面，只能鋪設(shè)專用回水管線排放，并且回水還要進(jìn)行處理，大大增加了回水排放及處理的成本，影響了在油田的使用。現(xiàn)有的增壓注水裝置均采用整體活塞，但由于增壓缸為二段組成，裝配工藝很難保證二段增壓缸與連桿的同軸度，當(dāng)增壓缸工作時整體活塞的運(yùn)動作用就將發(fā)生偏磨，造成泄漏及停產(chǎn)事故。同時現(xiàn)有增壓注水裝置增壓缸采用液壓換向閥和先導(dǎo)換向閥兩閥控制換向注水，由于兩閥共同執(zhí)行換向任務(wù)常常出現(xiàn)停機(jī)，造成換向可靠性極低，而用水介質(zhì)作為先導(dǎo)液控?fù)Q向時，因水中含有雜質(zhì)等化學(xué)元素，使閥中活動部件極易腐蝕、閥件壽命縮短，并且先導(dǎo)換向閥尚無標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，自行生產(chǎn)成本將大為增加，因此經(jīng)試制的該增壓注水裝置在油田現(xiàn)場很難正常使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有增壓注水裝置的缺陷，提供一種利用進(jìn)水自身的壓力和對循環(huán)油(或者其它液體介質(zhì))加壓通過注水裝置增壓缸對注水進(jìn)行增壓，增壓缸的活塞采用球型塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)、增壓缸活塞換向采用活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)以及循環(huán)油油閥組采用球閥結(jié)構(gòu)的油田增壓注水裝置。本發(fā)明的油田增壓注水裝置由增壓缸1、自循環(huán)油壓站2兩部分組成，增壓缸1內(nèi)的活塞及中間連接體將增壓缸1分隔為A、B、C、D四個腔，自循環(huán)油壓站2由油閥組3、水閥組4、油泵5、油箱6、蓄能器7、過濾器8、電磁換向閥9、冷卻器10構(gòu)成，增壓缸的油腔A腔和D腔的進(jìn)出口分別與自循環(huán)油壓站2的油閥組3出口進(jìn)口相接、水腔B腔和C腔的進(jìn)出口分別與自循環(huán)油壓站2的水閥組4出口進(jìn)口相接，油閥組3供油口與油泵5的出口連接、回油口經(jīng)過冷卻器10與自循環(huán)油壓站2油箱5的回油管線連接、油閥組3一旁口還連接有平衡油閥組內(nèi)油壓的蓄能器7，水閥組4兩進(jìn)水閥與過濾器8及進(jìn)水管線連接、兩出水閥與高壓井注水管線連接，電磁換向閥9電路分別與油閥組3和水閥組4控制電路并聯(lián)、與增壓缸1活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)控制電路串連。油閥組3和水閥組4均采用單向閥，單向閥為球閥結(jié)構(gòu)、油閥組3為橋式連接方式。當(dāng)進(jìn)行工作時，隨著增壓缸1活塞左右運(yùn)動，增壓缸的觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)發(fā)出換向信號，控制自循環(huán)油壓站2的電磁換向閥9換向，通過油泵5及油閥組3向增壓缸1的A腔供油，通過進(jìn)水管線、過濾器8及水閥組4向增壓缸1的C腔供水，油閥組3一旁口連接的蓄能器7能平衡油閥組內(nèi)油壓，同時增壓缸1的D腔通過油閥組3經(jīng)冷卻器10逐步向油箱6排油，B腔通過水閥組4的出水閥和高壓井注水管線向油田注水，由于進(jìn)水自身的壓力和經(jīng)過加壓的循環(huán)油分別作用于C腔和A腔，A腔與C腔的受壓面積之和大于B腔環(huán)形活塞的面積，使B腔的水壓能升高到進(jìn)水壓力的2-2.6倍，D腔的油壓近于零，自此完成對B腔增壓的全過程。當(dāng)活塞移動至B腔止點(diǎn)位置時，B腔增壓停止，活塞觸碰增壓缸中間連接體上的感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)，感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)發(fā)出換向信號，控制回路在自循環(huán)油壓站2的電磁換向閥9作用下實(shí)現(xiàn)換向，這時油泵5及油閥組3向增壓缸1的D腔供油，進(jìn)水管線、過濾器8及水閥組4向增壓缸1的B腔供水，同時增壓缸1的A腔通過油閥組3經(jīng)冷卻器10逐步向油箱6排油，C腔的高壓水通過水閥組4的出水閥與高壓井注水管線向油田注水。通過自循環(huán)油壓站2的電磁換向閥9換向，增壓缸1的A腔與C腔、D腔與B腔如此循環(huán)往復(fù)地工作，完成不間斷向油田注水。根據(jù)油田對增壓注水排量的不同要求，可以將增壓缸1的油腔與水腔對調(diào)，即A腔與D腔進(jìn)水和排水、B腔與C腔進(jìn)油和排油。也可以根據(jù)油田的需要改注水為注其它液體介質(zhì)，油介質(zhì)也可以改為其它液體介質(zhì)、例如乳化液。本發(fā)明的增壓缸缸徑系列范圍為φ100-φ250毫米，根據(jù)排水量需求確定具體尺寸；活塞行程范圍為300-700毫米。增壓缸缸體內(nèi)表面進(jìn)行鍍耐腐蝕材料處理，例如進(jìn)行鍍鉻處理；加工精度公差5-10級，粗糙度0.2-0.4，圓柱度6-9級。自循環(huán)油壓站2的油閥組選用球形閥芯結(jié)構(gòu)，水閥組采用普通截止閥；油泵為斜盤型手動變量泵，排量30-120毫升/轉(zhuǎn)，排出壓力最大40Mpa；油箱的容積一般為0.3-1.5立方米；蓄能器選用型號為NXQ2F型，壓力最高40Mpa，容積5-25升；過濾器流量200-600升/分鐘，壓力最高40Mpa；電磁換向閥選用電信號自動控制換向電磁閥；冷卻器選用風(fēng)冷方式，也可以選用水冷方式。本發(fā)明增壓缸1的活塞采用球形塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)，活塞由球形活塞體、隔環(huán)、密封體、凹型壓板、壓板和壓蓋等構(gòu)成，球形活塞體外與增壓缸軸線垂直的活塞體中線部位裝有隔環(huán)，密封體裝于球形活塞體與增壓缸缸壁接觸部位，凹型壓板裝于球形活塞體兩側(cè)，凹型壓板外為壓板，壓板外軸端為壓蓋?；钊那蛐位钊w與隔環(huán)配合處接觸面尺寸為φ50-φ220毫米，公差4-10級，粗糙度0.2-1.6；球形活塞體與缸體配合處接觸面尺寸為φ80-φ220毫米，粗糙度0.4-3.2；球形活塞體與凹型壓板配合處球面尺寸為SR50-SR500毫米，粗糙度0.2-1.6；隔環(huán)與球形活塞體配合處接觸面尺寸為φ50-φ220毫米，公差4-11級，粗糙度0.2-1.6，隔環(huán)厚度15-45毫米；密封體選用聚四氟乙烯的KDFD系列格來圈；凹型壓板球面尺寸為SR50-SR500毫米，厚度15-80毫米?；钊那蛐位钊w也可以采用橢圓形活塞體，即其與凹型壓板配合處采用橢球面。本發(fā)明增壓缸的活塞換向采用活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)，活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)由閥芯、閥體、空腔和感應(yīng)塊構(gòu)成，閥芯位于閥體內(nèi)并可前后移動，空腔位于閥體內(nèi)閥體與閥芯之間隨閥芯移動增大或變小，閥芯中心設(shè)有不貫通孔并有斜孔通向空腔，閥芯的一端設(shè)有與之接觸的感應(yīng)塊。本發(fā)明油閥組閥件采用插入式球閥。本發(fā)明的增壓缸可以采用單缸，也可以采用雙缸或者多缸并聯(lián)使用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于利用進(jìn)水自身的壓力和循環(huán)油加壓通過注水裝置增壓缸對油田進(jìn)行增壓注水，增壓缸只設(shè)一個注水出口，同時不產(chǎn)生回水，使進(jìn)水全部注入油層，可適用于油田有回水管網(wǎng)或無回水管網(wǎng)的各種注水井。本發(fā)明的增壓缸活塞采用球形塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)，解決了增壓缸分兩段安裝同軸度要求高的問題，對安裝活塞偏差要求降低、提高了活塞的使用壽命。本發(fā)明增壓缸的活塞換向采用活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)，保證了在產(chǎn)生高壓水的情況下使閥件正確換向。閥組單向閥采用球閥結(jié)構(gòu)解決了錐型閥因氣蝕及水腐蝕閥件關(guān)閉不嚴(yán)造成換向失靈的缺陷。因而本發(fā)明具有廣闊的發(fā)展前景。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的油田增壓注水裝置工作流程示意圖；圖3是本發(fā)明的油田增壓注水裝置增壓缸結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的增壓缸活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的單向閥球閥結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)放大示意圖。
參照圖1和圖2，本發(fā)明的油田增壓注水裝置由增壓缸1以及自循環(huán)油壓站2組成，自循環(huán)油壓站2由油閥組3、水閥組4、油泵5、油箱6、蓄能器7、過濾器8、電磁換向閥9和冷卻器10構(gòu)成，此外，增壓缸1的下部有底座、油箱6側(cè)邊設(shè)置控制柜、油箱6上部與油泵連接設(shè)有電機(jī)。如圖2，增壓缸1內(nèi)的活塞及中間連接體將增壓缸1分隔為A、B、C、D四個腔，其中油腔A腔和D腔的進(jìn)出口分別與自循環(huán)油壓站2的油閥組3出口進(jìn)口相接、水腔B腔和C腔的進(jìn)出口分別與水閥組4出口進(jìn)口相接，自循環(huán)油壓站2的油閥組3供油口與油泵5的出口連接、回油口與油箱6的回油管線連接、油閥組3一旁口還連接有平衡油閥組內(nèi)油壓的蓄能器7，水閥組4兩進(jìn)水閥與過濾器8及進(jìn)水管線連接、兩出水閥與高壓井注水管線連接，電磁換向閥9電路分別與油閥組3和水閥組4控制電路并聯(lián)、與增壓缸1活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)控制電路串連。油閥組3和水閥組4均采用單向閥，單向閥采用球閥結(jié)構(gòu)、油閥組3為橋式連接方式。增壓缸1活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)在增壓缸中間的連接體上。
參照圖3，本發(fā)明的增壓缸1由缸蓋1-1、缸體1-8、中間連接體1-9、活塞1-2～7、連桿1-10和活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)1-11等組成，缸體1-8分為兩段，活塞采用球形塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)由壓蓋1-2、壓板1-3、凹型壓板1-4、密封體1-5、隔環(huán)1-6和球形活塞體1-7構(gòu)成。在增壓缸工作活塞移動過程中，如缸體有一定角度的偏斜，將由凹型壓板1-4與球形活塞體1-7組成的轉(zhuǎn)動付自動進(jìn)行矯正；如連桿1-10發(fā)生與軸線平行偏移，壓板1-3與凹型壓板1-4平行面組成的滑動付將自動進(jìn)行調(diào)整。采用球形塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)防止了兩段缸體1-8與活塞因軸線不同心所導(dǎo)致嚴(yán)重的磨損而可能造成的事故。
參照圖4以及圖3，活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)1-11由閥芯1-11-1、閥體1-11-2、空腔1-11-3和感應(yīng)塊1-11-4構(gòu)成，閥芯1-11-1位于閥體1-11-2內(nèi)并可前后移動，空腔1-11-3位于閥體1-11-2內(nèi)閥體與閥芯之間隨閥芯1-11-1移動增大或變小，閥芯1-11-1中心設(shè)有不貫通孔1-11-孔1并有斜孔1-11-孔2通向空腔，閥芯的一端設(shè)有與之接觸的感應(yīng)塊1-11-4。當(dāng)增壓缸B腔增壓時，高壓水經(jīng)不貫通孔1-11-孔1和斜孔1-11-孔2進(jìn)入空腔1-11-3，使空腔1-11-3擴(kuò)大并使1-11-B面左移，同時閥芯1-11-1向外使1-11-A面始終處于凸出閥體1-11-2的位置。當(dāng)左端活塞右移到止點(diǎn)位置時，活塞將碰到1-11-A面推動閥芯1-11-1移動、碰到感應(yīng)塊1-11-4，通過控制回路由電磁換向閥9執(zhí)行換向。當(dāng)增壓缸C腔處于增壓狀態(tài)時，換向過程原理同上，如此往復(fù)使感應(yīng)控制回路接通和斷開，通過電磁換向閥9使油閥組3與水閥組4換向。
參照圖5，如圖，采用球閥結(jié)構(gòu)閥件關(guān)閉時，球閥與孔密封接觸線L始終不停留在一個固定位置上，從而解決了錐閥結(jié)構(gòu)的孔與錐閥密封接觸線因氣蝕及水介質(zhì)腐蝕使密封線很快被破壞而無法使用的難題。
參照圖6，本發(fā)明的球形塞體自定位防偏活塞由球形活塞體1-7、隔環(huán)1-6、密封體1-5、凹型壓板1-4、壓板1-3和壓蓋1-2等構(gòu)成，凹型壓板1-4與壓板1-3為平面接觸，球形活塞體1-7與凹型壓板1-4為球面接觸，并通過壓蓋1-2壓緊裝配于連桿上。隔環(huán)1-6與密封體1-5裝配于活塞體上將缸體分隔成兩個隔離的腔。當(dāng)連桿帶動球形活塞體1-7在缸體中運(yùn)行時，如果連桿與缸體的軸線有偏差，通過球形活塞體1-7與凹型壓板1-4的球面可使球形活塞體1-7自動調(diào)整其軸線與缸體平行，不會因連桿與缸體的軸線偏差而產(chǎn)生活塞體偏磨，影響產(chǎn)品使用壽命、甚至出現(xiàn)卡死現(xiàn)象?；钊那蛐位钊w1-7也可以采用橢圓形活塞體。
具體實(shí)施例方式
以下是本發(fā)明的一個實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)際使用并不局限于實(shí)施例。
實(shí)施例1，采用本發(fā)明利用進(jìn)水自身的壓力和循環(huán)油加壓通過注水裝置增壓缸對注水增壓，增壓缸的活塞采用球型塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)、增壓缸活塞換向采用活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)以及循環(huán)油油閥組采用球閥結(jié)構(gòu)的油田增壓注水裝置。來水壓力11MPa，由油田增壓注水裝置向地層注水，高壓注水出口壓力26MPa，能連續(xù)注水5個月。注水工作符合注水要求。大大節(jié)省了能量，降低了成本，注水操作方便，易于推廣使用。
實(shí)施例2，采用本發(fā)明利用進(jìn)水自身的壓力和循環(huán)油加壓通過注水裝置增壓缸對注水增壓，增壓缸的活塞采用橢圓形塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)、增壓缸活塞換向采用活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)以及循環(huán)油油閥組采用球閥結(jié)構(gòu)的油田增壓注水裝置。來水壓力15MPa，由油田增壓注水裝置向地層注水，高壓注水出口壓力27MPa，能連續(xù)注水4個月無故障。
權(quán)利要求
1.一種油田增壓注水裝置，其特征在于由增壓缸1、自循環(huán)油壓站2兩部分組成，增壓缸1內(nèi)的活塞及中間連接體將增壓缸1分隔為A、B、C、D四個腔，自循環(huán)油壓站2由油閥組3、水閥組4、油泵5、油箱6、蓄能器7、過濾器8、電磁換向閥9、冷卻器10構(gòu)成，增壓缸的油腔A腔和D腔的進(jìn)出口分別與自循環(huán)油壓站2的油閥組3出口進(jìn)口相接、水腔B腔和C腔的進(jìn)出口分別與自循環(huán)油壓站2的水閥組4出口進(jìn)口相接，油閥組3供油口與油泵5的出口連接、回油口經(jīng)過冷卻器10與自循環(huán)油壓站2油箱6的回油管線連接、油閥組3一旁口還連接有平衡油閥組內(nèi)油壓的蓄能器7，水閥組4兩進(jìn)水閥與過濾器8及進(jìn)水管線連接、兩出水閥與高壓井注水管線連接，電磁換向閥9電路分別與油閥組3和水閥組4控制電路并聯(lián)、與增壓缸1活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)控制電路串連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田增壓注水裝置，其特征在于的增壓缸1的活塞采用球形塞體自定位防偏活塞結(jié)構(gòu)，活塞由球形活塞體、隔環(huán)、密封體、凹型壓板、壓板和壓蓋等構(gòu)成，球形活塞體外與增壓缸軸線垂直的活塞體中線部位裝有隔環(huán)，密封體裝于球形活塞體與增壓缸缸壁接觸部位，凹型壓板裝于球形活塞體兩側(cè)，凹型壓板外為壓板，壓板外軸端為壓蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田增壓注水裝置，其特征在于增壓缸1缸徑系列范圍為φ100-φ250毫米，活塞行程范圍為300-700毫米。增壓缸缸體內(nèi)表面加工精度公差5-10級，粗糙度0.2-0.4，圓柱度6-9級；自循環(huán)油壓站2的油閥組選用球形閥芯結(jié)構(gòu)；水閥組采用普通截止閥；油泵為斜盤型手動變量泵，排量30-120毫升/轉(zhuǎn)，排出壓力最大40Mpa；油箱的容積為0.3-1.5立方米；蓄能器選用型號為NXQ2F型，壓力最高40Mpa，容積5-25升；過濾器流量200-600升/分鐘，壓力最高40Mpa；電磁換向閥為電信號自動控制換向；冷卻器為風(fēng)冷方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田增壓注水裝置，其特征在于冷卻器為水冷方式
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田增壓注水裝置，其特征在于增壓缸的活塞換向采用活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)，活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)由閥芯、閥體、空腔和感應(yīng)塊構(gòu)成，閥芯位于閥體內(nèi)并可前后移動，空腔位于閥體內(nèi)閥體與閥芯之間隨閥芯移動增大或變小，閥芯中心設(shè)有不貫通孔并有斜孔通向空腔，閥芯的一端設(shè)有與之可接觸的感應(yīng)塊。
6.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油田增壓注水裝置，其特征在于球形塞體自定位防偏活塞由球形活塞體、隔環(huán)、密封體、凹型壓板、壓板和壓蓋構(gòu)成，球形活塞體外與增壓缸軸線垂直的活塞體中線部位裝有隔環(huán)，密封體裝于球形活塞體與增壓缸缸壁接觸部位，凹型壓板裝于球形活塞體兩側(cè)，凹型壓板外為壓板，壓板外軸端為壓蓋。活塞的球形活塞體與隔環(huán)配合處接觸面尺寸為φ50-φ220毫米，公差4-10級，粗糙度0.2-1.6；球形活塞體與缸體配合處接觸面尺寸為φ80-φ220毫米，粗糙度0.4-3.2；球形活塞體與凹型壓板配合處球面尺寸為SR50-SR500毫米，粗糙度0.2-1.6；隔環(huán)與球形活塞體配合處接觸面尺寸為φ50-φ220毫米，公差4-11級，粗糙度0.2-1.6，隔環(huán)厚度15-45毫米；密封體選用聚四氟乙烯的KDFD系列格來圈；凹型壓板球面尺寸為SR50-SR500毫米，厚度15-80毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田增壓注水裝置，其特征在于球形塞體自定位防偏活塞的球形活塞體采用橢圓形活塞體，塞體與凹型壓板配合處采用橢球面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田增壓注水裝置，其特征在于油閥組4和水閥組4的單向閥采用插入式球閥。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的油田增壓注水裝置，其特征在于根據(jù)對增壓注水排量不同要求，可以將油腔與水腔對調(diào)，即A腔與D腔進(jìn)水和排水、B腔與C腔進(jìn)油和排油。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種油田增壓注水裝置,它由增壓缸1、自循環(huán)油壓站2兩部分組成,增壓缸1內(nèi)的活塞及中間連接體將增壓缸1分隔為A、B、C、D四個腔,自循環(huán)油壓站2由油閥組3、水閥組4、油泵5、油箱6、蓄能器7、過濾器8、電磁換向閥9、冷卻器10組成,增壓缸的油腔A腔和D腔的進(jìn)出口分別與自循環(huán)油壓站2的油閥組3出口進(jìn)口相接、水腔B腔和C腔的進(jìn)出口分別與自循環(huán)油壓站2的水閥組4出口進(jìn)口相接,油閥組3供油口與油泵5的出口連接、回油口經(jīng)過冷卻器10與自循環(huán)油壓站2油箱6的回油管線連接、油閥組3一旁口還連接有平衡油閥組內(nèi)油壓的蓄能器7,水閥組4兩進(jìn)水閥與過濾器8及進(jìn)水管線連接、兩出水閥與高壓井注水管線連接,電磁換向閥9電路分別與油閥組3和水閥組4控制電路并聯(lián)、與增壓缸1活塞觸碰感應(yīng)換向機(jī)構(gòu)控制電路串連。
文檔編號E21B43/20GK1386956SQ02112840
公開日2002年12月25日 申請日期2002年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月1日
發(fā)明者姚慶余 申請人:姚慶余