[发明专利]油田增压注水装置

说明书

                      技术领域

本发明涉及液体变容机械，特别是指一种利用进水自身的压力和循环油加压通过注水装置增压缸对注水进行增压，增压缸的活塞采用球形塞体自定位防偏活塞结构、增压缸的活塞换向采用活塞触碰感应换向机构以及循环油的油阀组采用球阀结构的油田增压注水装置。

                      背景技术

目前油田采用的增压注水装置(ZL98201063X)，设置有一个高压出水口，另有一个出水口则以回水方式将水排出，由于回水有污染不能直接排入地面，只能铺设专用回水管线排放，并且回水还要进行处理，大大增加了回水排放及处理的成本，影响了在油田的使用。现有的增压注水装置均采用整体活塞，但由于增压缸为二段组成，装配工艺很难保证二段增压缸与连杆的同轴度，当增压缸工作时整体活塞的运动作用就将发生偏磨，造成泄漏及停产事故。同时现有增压注水装置增压缸采用液压换向阀和先导换向阀两阀控制换向注水，由于两阀共同执行换向任务常常出现停机，造成换向可靠性极低，而用水介质作为先导液控换向时，因水中含有杂质等化学元素，使阀中活动部件极易腐蚀、阀件寿命缩短，并且先导换向阀尚无标准定型产品，自行生产成本将大为增加，因此经试制的该增压注水装置在油田现场很难正常使用。

                    发明内容

本发明所要解决的技术问题就在于克服现有增压注水装置的缺陷，提供一种利用进水自身的压力和对循环油(或者其它液体介质)加压通过注水装置增压缸对注水进行增压，增压缸的活塞采用球型塞体自定位防偏活塞结构、增压缸活塞换向采用活塞触碰感应换向机构以及循环油油阀组采用球阀结构的油田增压注水装置。本发明的油田增压注水装置由增压缸1、自循环油压站2两部分组成，增压缸1内的活塞及中间连接体将增压缸1分隔为A、B、C、D四个腔，自循环油压站2由油阀组3、水阀组4、油泵5、油箱6、蓄能器7、过滤器8、电磁换向阀9、冷却器10构成，增压缸的油腔A腔和D腔的进出口分别与自循环油压站2的油阀组3出口进口相接、水腔B腔和C腔的进出口分别与自循环油压站2的水阀组4出口进口相接，油阀组3供油口与油泵5的出口连接、回油口经过冷却器10与自循环油压站2油箱5的回油管线连接、油阀组3一旁口还连接有平衡油阀组内油压的蓄能器7，水阀组4两进水阀与过滤器8及进水管线连接、两出水阀与高压井注水管线连接，电磁换向阀9电路分别与油阀组3和水阀组4控制电路并联、与增压缸1活塞触碰感应换向机构控制电路串连。油阀组3和水阀组4均采用单向阀，单向阀为球阀结构、油阀组3为桥式连接方式。当进行工作时，随着增压缸1活塞左右运动，增压缸的触碰感应换向机构发出换向信号，控制自循环油压站2的电磁换向阀9换向，通过油泵5及油阀组3向增压缸1的A腔供油，通过进水管线、过滤器8及水阀组4向增压缸1的C腔供水，油阀组3一旁口连接的蓄能器7能平衡油阀组内油压，同时增压缸1的D腔通过油阀组3经冷却器10逐步向油箱6排油，B腔通过水阀组4的出水阀和高压井注水管线向油田注水，由于进水自身的压力和经过加压的循环油分别作用于C腔和A腔，A腔与C腔的受压面积之和大于B腔环形活塞的面积，使B腔的水压能升高到进水压力的2-2.6倍，D腔的油压近于零，自此完成对B腔增压的全过程。当活塞移动至B腔止点位置时，B腔增压停止，活塞触碰增压缸中间连接体上的感应换向机构，感应换向机构发出换向信号，控制回路在自循环油压站2的电磁换向阀9作用下实现换向，这时油泵5及油阀组3向增压缸1的D腔供油，进水管线、过滤器8及水阀组4向增压缸1的B腔供水，同时增压缸1的A腔通过油阀组3经冷却器10逐步向油箱6排油，C腔的高压水通过水阀组4的出水阀与高压井注水管线向油田注水。通过自循环油压站2的电磁换向阀9换向，增压缸1的A腔与C腔、D腔与B腔如此循环往复地工作，完成不间断向油田注水。根据油田对增压注水排量的不同要求，可以将增压缸1的油腔与水腔对调，即A腔与D腔进水和排水、B腔与C腔进油和排油。也可以根据油田的需要改注水为注其它液体介质，油介质也可以改为其它液体介质、例如：乳化液。本发明的增压缸缸径系列范围为φ100-φ250毫米，根据排水量需求确定具体尺寸；活塞行程范围为300-700毫米。增压缸缸体内表面进行镀耐腐蚀材料处理，例如进行镀铬处理；加工精度公差5-10级，粗糙度0.2-0.4，圆柱度6-9级。自循环油压站2的油阀组选用球形阀芯结构，水阀组采用普通截止阀；油泵为斜盘型手动变量泵，排量30-120毫升/转，排出压力最大40Mpa；油箱的容积一般为0.3-1.5立方米；蓄能器选用型号为NXQ₂F型，压力最高40Mpa，容积5-25升；过滤器流量200-600升/分钟，压力最高40Mpa；电磁换向阀选用电信号自动控制换向电磁阀；冷却器选用风冷方式，也可以选用水冷方式。本发明增压缸1的活塞采用球形塞体自定位防偏活塞结构，活塞由球形活塞体、隔环、密封体、凹型压板、压板和压盖等构成，球形活塞体外与增压缸轴线垂直的活塞体中线部位装有隔环，密封体装于球形活塞体与增压缸缸壁接触部位，凹型压板装于球形活塞体两侧，凹型压板外为压板，压板外轴端为压盖。活塞的球形活塞体与隔环配合处接触面尺寸为φ50-φ220毫米，公差4-10级，粗糙度0.2-1.6；球形活塞体与缸体配合处接触面尺寸为φ80-φ220毫米，粗糙度0.4-3.2；球形活塞体与凹型压板配合处球面尺寸为SR50-SR500毫米，粗糙度0.2-1.6；隔环与球形活塞体配合处接触面尺寸为φ50-φ220毫米，公差4-11级，粗糙度0.2-1.6，隔环厚度15-45毫米；密封体选用聚四氟乙烯的KDFD系列格来圈；凹型压板球面尺寸为SR50-SR500毫米，厚度15-80毫米。活塞的球形活塞体也可以采用椭圆形活塞体，即其与凹型压板配合处采用椭球面。本发明增压缸的活塞换向采用活塞触碰感应换向机构，活塞触碰感应换向机构由阀芯、阀体、空腔和感应块构成，阀芯位于阀体内并可前后移动，空腔位于阀体内阀体与阀芯之间随阀芯移动增大或变小，阀芯中心设有不贯通孔并有斜孔通向空腔，阀芯的一端设有与之接触的感应块。本发明油阀组阀件采用插入式球阀。本发明的增压缸可以采用单缸，也可以采用双缸或者多缸并联使用。