專利名稱：一種用于深井采油分層恒流注水自動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所要保護的技術(shù)方案涉及一種用于深井采油分層恒流注水自動控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，用于深井采油分層注水大部分采用恒流式偏心配水堵塞器。配水堵塞器，主要由堵塞器本體及定壓彈簧、壓簧座、以及安裝在堵塞器本體上、下密封段之間的滑動柱塞總成、水嘴、濾罩等組成。中國專利號為99223853.6、02274135.6等專利所公開的恒流式偏心配水堵塞器均為這樣的結(jié)構(gòu)。通常，主要由堵塞器本體、定壓彈簧、柱塞、濾罩組成，定壓彈簧安裝在柱塞的上方，在柱塞頂端部中心軸線位置上設(shè)有一鋼珠定位孔，有一鋼珠設(shè)置在鋼珠定位孔上；定壓彈簧安裝在彈簧座上，而彈簧座又安裝在鋼珠之上，且彈簧座與柱塞頂端部保留有間隙。
由于鋼珠安裝在定壓彈簧座與柱塞之間，所以當(dāng)柱塞軸線與彈力中心線發(fā)生偏斜時，彈簧力通過彈簧座和鋼珠自動找正，柱塞承受的折射力遠遠低于軸向力，這樣就不會偏斜而犁削本體，定壓彈簧克服柱塞與本體的摩擦力和注水壓力推動柱塞上下運動，控制出水口的大小，使定壓彈簧的彈性力、注水壓力和地層壓力三者之間達到平衡，這樣就可以達到恒流的目的。但是上述結(jié)構(gòu)中的柱塞在不均勻地層壓力的作用下，往復(fù)滑動，容易使彈簧的彈力中心線與柱塞的軸線發(fā)生偏移。彈簧力通過彈簧座和鋼珠自動找正的過程中，往復(fù)滑動，犁削本體內(nèi)壁和摩損柱塞，使本體內(nèi)壁與柱塞之間縫隙增大，從而增大了縫隙泄漏量，影響注入水量和工作壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種注水流量恒定和準(zhǔn)確、使用壽命長的用于深井采油分層恒流注水自動控制裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于深井采油分層恒流注水自動控制裝置，主要由堵塞器本體、定壓彈簧、彈簧座、安裝在堵塞器本體內(nèi)腔的柱塞、濾罩組成，定壓彈簧安裝在柱塞的上方，在柱塞頂端部中心軸線位置上設(shè)有一鋼珠定位孔，有一鋼珠設(shè)置在鋼珠定位孔上；定壓彈簧的兩端分別和定壓彈簧座和鋼珠相接觸，其特征在于 所述的柱塞的表面設(shè)有硬質(zhì)合金材料層；柱塞與堵塞器本體內(nèi)腔活動配合。所述柱塞表面設(shè)有(硬質(zhì))合金材料層為噴焊Ni 60。具有磨擦系數(shù)小、硬度高、減少柱塞與主體間的粘附力等特點，產(chǎn)生保持柱塞滑動靈活，增強耐磨性，延長產(chǎn)品使用壽命，增強恒流效果。
一種恒流注水自動控制裝置，在柱塞頂端對稱于柱塞中心軸線設(shè)置有對稱的通孔。以使柱塞內(nèi)腔與定壓彈簧所處的孔腔相通，柱塞頂端的兩個通孔，有利于消除空氣阻尼作用和增強柱塞滑動靈敏性，當(dāng)工作壓差變化時，能迅速調(diào)整出水口大小，使壓差非常容易地保持一個恒定的數(shù)值，達到恒流。
一種恒流注水自動控制裝置，所述的柱塞與堵塞器本體內(nèi)腔配合間隙為0.02mm。堵塞器的柱塞與主體配合縫隙全部控制在0.02mm、園柱度控制在0.005mm以內(nèi)，有效地減少了縫隙泄漏量，又有細小的縫隙，使水成為潤滑劑，起著潤滑作用，減少柱塞滑動摩擦力，增強柱塞滑動靈活度，降低啟動壓差，更有效地產(chǎn)生流量恒定準(zhǔn)確度高的效果。
一種恒流注水自動控制裝置，柱塞的長徑比大于1.5。這樣通過加長柱塞與本體的配合長度，可以使柱塞不易偏斜，活動自如。
一種恒流注水自動控制裝置，所述的堵塞器本體為不銹鋼材料。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比1、柱塞的表面設(shè)有噴焊Ni60硬質(zhì)合金材料層，具有磨擦系數(shù)小、硬度高、減少柱塞與主體間的粘附力等特點，產(chǎn)生保持柱塞滑動靈活，增強耐磨性，延長產(chǎn)品使用壽命，增強恒流效果。2、柱塞與堵塞器本體內(nèi)腔活動配合的間隙為0.02mm，有效地減少了縫隙泄漏量，又有細小的縫隙，使水成為潤滑劑，起著潤滑劑作用，減少柱塞滑動摩擦力，增強柱塞滑動靈活度，降低啟動壓差，更有效地產(chǎn)生流量恒定準(zhǔn)確度高的效果。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明；圖1為本發(fā)明恒流注水自動控制裝置一個優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示柱塞結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A、B為圖1所示的堵塞器本體與柱塞配合示意圖；在圖1、圖2、圖3中，1打撈部件、2定壓彈簧、3定壓彈簧座、4鋼珠、5柱塞、6堵塞器本體、7濾罩、8柱塞下段密封圈、9柱塞進水嘴、10堵塞器本體出水口、11柱塞出水口、12柱塞頂端通孔、13柱塞頂端、14彈簧座上鋼珠定位孔、15柱塞上段密封圈、16、柱塞頂端上鋼珠定位孔，具體實施方式
如圖1、圖2所示，堵塞器本體6上、下段分別裝有密封圈8、15，上部安裝有打撈部件1，柱塞5則安裝在密封圈8、15其間，定壓彈簧2安裝在定壓彈簧座3上。彈簧座3的中央以其軸線設(shè)有一半球狀凹孔為彈簧座上鋼珠定位孔14；如圖2所示，在柱塞頂端13中央以其軸線為圓心開設(shè)有一沉孔16作為柱塞頂端上鋼珠定位孔，將鋼珠4固定在定位孔14與沉孔16之間，并且使柱塞頂端13與彈簧座3之間留有間隙，則定壓彈簧2通過定壓彈簧座3和鋼珠4支撐在柱塞頂端13之上。
柱塞5的長徑比為1.8，在頂端13對稱中心軸線開設(shè)兩個通孔12。將堵塞器投入油井中使用。注入水從濾罩7縫隙中流入到柱塞5下方并通過進水嘴9中流入柱塞5腔體內(nèi)，當(dāng)柱塞5腔體內(nèi)的水壓達到可以克服定壓彈簧2的壓力時，柱塞5向上運動，開設(shè)在柱塞5側(cè)壁上的柱塞出水口11與堵塞器本體6上的出水口10溝通剪切口面積發(fā)生變化，當(dāng)注水壓力、定壓彈簧壓力以及地層壓力達到平衡時，則二者溝通的剪切口面積保持不變，從而實現(xiàn)恒流(偏心)配水。
當(dāng)壓力變化柱塞5的平衡被打破時，則彈簧力也發(fā)生變化，此時由于彈簧力是通過鋼珠4作用在柱塞的頂端上，因此當(dāng)柱塞5軸線與彈簧力中心線發(fā)生偏斜時，鋼珠會4自動找正，使柱塞5承受的合力始終與柱塞5同軸；又由于柱塞頂端上開設(shè)的通孔12與定壓彈簧2所處的孔腔相通，能夠消除空氣阻尼作用，使柱塞5工作靈敏迅速調(diào)節(jié)出水口面積恢復(fù)平衡狀態(tài)。采用了鋼珠彈簧自動調(diào)芯結(jié)構(gòu)，克服高壓水流產(chǎn)生的折力對柱塞滑動的影響，防止犁削現(xiàn)象發(fā)生，保持柱塞滑動靈活，使流量持久恒定。柱塞5的表面設(shè)有噴焊Ni60硬質(zhì)合金材料層，堵塞器本體6為不銹鋼材料輝光離子氮化。具有磨擦系數(shù)小、硬度高、減少柱塞5與堵塞器本體6間的粘附力等特點，保持柱塞5滑動靈活，增強耐磨性，延長產(chǎn)品使用壽命。
參見圖3，主體與柱塞配合縫隙小、精度高的制造工藝技術(shù)，是根據(jù)流體力學(xué)伯努利方程的原理，通過本體與柱塞配合縫隙對泄漏量影響的相關(guān)參數(shù)反復(fù)計算和試驗推導(dǎo)結(jié)果，漏量與縫隙關(guān)系計算公式如下q=dδ3Δp)12μL]]>
q——泄漏量(m3/s)；d——柱塞直徑(M)δ——環(huán)形縫隙(M)；Δp——兩端壓力差(Pa)μ——流體動力粘度(帕[斯卡]·秒)；L——柱塞長度(M)從公式可知泄漏量q與縫隙δ成3次方關(guān)系。參見圖3B當(dāng)柱塞5滑動偏向時，即環(huán)形縫隙有偏心，當(dāng)偏心距達到最大值，e＝δ時，泄漏量有可能為原來的2.5倍。
堵塞器本體6與柱塞5配合縫隙全部控制在0.02mm、園柱度控制在0.005mm以內(nèi)，有效地減少了縫隙泄漏量，又有細小的縫隙，使水成為潤滑劑，起著潤滑劑作用，減少柱塞5與主體間的動摩擦力，增強柱塞5滑動靈活度，降低啟動壓差，更有效地產(chǎn)生流量恒定準(zhǔn)確度高的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于深井采油分層恒流注水自動控制裝置，主要由堵塞器本體(6)、定壓彈簧(2)、彈簧座(3)、安裝在堵塞器本體(6)內(nèi)腔的柱塞(5)、濾罩(7)組成，定壓彈簧(2)安裝在柱塞(5)的上方，在柱塞(5)頂端部中心軸線位置上設(shè)有一鋼珠定位孔(16)，有一鋼珠(4)設(shè)置在鋼珠定位孔(16)上；定壓彈簧(2)的兩端分別和定壓彈簧座(3)和鋼珠(4)相接觸，其特征在于所述的柱塞(5)的表面設(shè)有硬質(zhì)合金材料層；柱塞(5)與堵塞器本體(6)內(nèi)腔活動配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒流注水自動控制裝置，其特征在于在柱塞頂端(13)對稱于柱塞(5)中心軸線設(shè)置有對稱的通孔(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒流注水自動控制裝置，其特征在于所述柱塞(5)表面設(shè)有硬質(zhì)合金材料層為噴焊Ni 60。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒流注水自動控制裝置，其特征在于所述的柱塞(5)與堵塞器本體(6)內(nèi)腔配合間隙為0.02mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種恒流注水自動控制裝置，其特征在于柱塞(5)的長徑比大于1.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種恒流注水自動控制裝置，其特征在于所述的堵塞器本體(6)為不銹鋼材料輝光離子氮化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于深井采油分層恒流注水自動控制裝置，主要由堵塞器本體、定壓彈簧、彈簧座、鋼珠、安裝在堵塞器本體內(nèi)腔的柱塞、濾罩等組成，定壓彈簧安裝在柱塞的上方，在柱塞頂端部中心軸線位置上設(shè)有一鋼珠定位孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比1.柱塞的表面設(shè)有噴焊Ni60硬質(zhì)合金材料層，具有摩擦系數(shù)小、硬度高、減少柱塞與主體間的粘附力等特點，產(chǎn)生保持柱塞滑動靈活，增強耐磨性，延長產(chǎn)品使用壽命，增強恒流效果。2.柱塞與堵塞器本體內(nèi)腔活動配合的間隙為0.02mm，有效地減少了縫隙泄漏量，又有細小的縫隙，使水成為潤滑劑，起著潤滑作用，減少柱塞滑動摩擦力，增強柱塞滑動靈活度，降低啟動壓差，更有效地產(chǎn)生流量恒定準(zhǔn)確度高的效果。
文檔編號E21B43/16GK101089361SQ20061008738
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者張孟芳, 趙鋒, 施恂華 申請人:浙江同德電子機械有限公司