[发明专利]一种油田注水可调水嘴及设置有该水嘴的配水器

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田分层注水技术，特别是一种油田精细分层注水装置。

背景技术

目前，随着全球原油的短缺，如何提高已开发油田的原油采收率，越来越得到人们的重视，油田分层注水是油田开采过程中常用的手段，在世界范围内得到普遍使用。

我国油田注水工艺中普遍使用的是偏心分层配水方法，该方法首先根据各油层的理论配水量和实际配水量及嘴损曲线，粗略选择一个尺寸固定的水嘴，将其放入堵塞器中，用投捞器将堵塞器放入偏心注水井的指定工作筒，然后用流量计测试各层实际注水量。如果实际注水量达不到地质方案的要求，则需捞出堵塞器，重新更换水嘴后投入工作筒，再用流量计测试该层注水量，如此反复，直至该层的注水量达到地质方案要求。使用这种方法，在投捞过程中会产生压力波动，影响测试效果，还会引起水井工作状态的频繁改变，加剧了管柱的蠕动，而且需要反复操作，工作量大，费时费力。况且随着国内很多油田步入高含水期，高含水井比例逐渐上升，在平面上油层高度水淹，在纵向上层与层之间以及厚油层内韵律层之间由于非均质性的影响，剩余油分布差异越来越大，继续采用原有的偏心分层配水设备与方法，势必会使我国的油田高含水期采收率受到严重的影响。

介于上述原因，采用精细注水技术提高油田高含水期采收率越来越受到重视，一种新的分层注水技术应运而生，而设计出性能良好的配水器是该新技术的关键之一，在配水器的设计中，性能良好的可调水嘴的设计又是其核心。

现有的可调水嘴大致包括：三斜槽形式、锥孔形式、两开窗圆柱筒形式、断面筛孔形式以及双肾形式。上述的可调水嘴是基于油田偏心注水堵塞器结构上改进设计的，均是将可调水嘴设置于堵塞器上，用投捞器将堵塞器放入偏心注水井的指定工作筒，因为堵塞器是偏心布置，流体是从水嘴的高压端流向低压端，要密封水嘴，水嘴的阀芯的运动方向就要从水嘴的低压端往高压端方向运动，恰好与压力梯度减小方向相反，水流压力对阀芯的密封起的反作用，这样也导致了堵塞器式可调水嘴密封不严、耐压不高，而且调节驱动时候需要的驱动力矩较大。这些可调水嘴在调配效率、注水精度上不能达到油田精细注水的要求，当然使用这些水嘴的配水器同样无法满足精细化注水技术的要求。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种易于调节、密封良好、注水量与阀芯旋转角度接近线性关系，且能够精确地控制注水量的可调式水嘴及设置有该水嘴的配水器，所述可调式水嘴及设置有该水嘴的配水器能够实现一次投入工作筒内即可调节到好合适的水嘴开度，使各层的注水量达到地质方案要求。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的油田注水可调水嘴，包括阀套与设置于阀套内的阀芯，所述阀套为空腔结构，阀套上设置有出水孔，所述阀套的内壁与阀芯的外侧螺纹配合，所述阀芯的头部与阀套的出水孔锥面密封配合，所述阀芯头部的侧边上设置有至少一个侧孔，所述侧孔外的阀套与阀芯之间设置有空腔，所述阀芯内设置有至少一个与侧孔连通的进水孔，所述阀芯的尾部端面上设置有至少一个爪瓣。

由于采用了上述结构，当需要水嘴密封的时候，通过阀芯的尾部爪瓣调节整个阀芯旋转，由于阀芯与阀套螺纹连接，使得阀芯即向阀套的出水孔方向移动，由于阀芯的头部与阀套锥面密封配合于出水孔内，使得阀芯的头部的锥面与阀套出水孔的锥面密封配合，从而关闭出水孔。当需要分层注水的时候，通过阀芯的尾部爪瓣调节整个阀芯旋转，由于阀芯与阀套螺纹连接，使得阀芯即向阀套的出水孔的反方向移动，阀芯的头部与阀套的锥面密封配合被分开，水从阀芯的进水孔内流向各侧孔，通过侧孔到达侧孔周围的空腔内，在从空腔通过阀芯的头部与阀套之间的开口，通过出水孔流向该地质层。由于可以通过控制阀芯与阀套之间的螺纹旋转角度，来控制阀芯的头部与阀套的锥面配合的开口的大小，从而使得阀芯的旋转角度与注水量之间接近线性关系。因此本发明能够实现精细化地控制注水量的要求，无需多次跟换水嘴，一次即可调配到合适的水嘴，从而使得各层的注水量达到地质方案的要求。由于阀芯与阀套之间采用锥形密封，使得本发明的可调水嘴能够在高压环境下承受35MPa以上的压力差，从而保证了该可调水嘴密封良好，适合在井下高压环境使用。本发明的可调水嘴易于调节、密封良好、注水量与阀芯旋转角度接近线性关系，且能够精确地控制注水量。

本发明的可调水嘴，所述侧孔为1～8个，所述进水孔为1～8个，所述阀芯头部上设置有与侧孔相连的导流槽。