本發(fā)明涉及聚合物注入，具體地說(shuō)是一種齒輪同步式聚合物注入裝置及其多級(jí)連續(xù)注聚用法。

背景技術(shù)：

1、油田三次采油已步入一個(gè)新的發(fā)展階段，要求對(duì)注采工藝進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，充分利用主力層，有效動(dòng)用薄差層。為進(jìn)一步提高采收率，必須實(shí)現(xiàn)聚合物的分層注入、分層調(diào)配、最大限度地保留聚合物的注入粘度。為此，開(kāi)發(fā)出有效的低剪切聚合物分配結(jié)構(gòu)是進(jìn)一步提高聚驅(qū)效果的關(guān)鍵。

2、現(xiàn)有的聚合物注入分配裝置主要有活塞式、盤(pán)管式、錐閥式及文丘里式；活塞式使用容積式結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)輸送大流量注聚物時(shí)有效降低剪切率，缺點(diǎn)是輸出壓力不能分級(jí)調(diào)節(jié)；盤(pán)管式流量控制器結(jié)構(gòu)緊湊、易于安裝，缺點(diǎn)在于流量不能連續(xù)調(diào)節(jié)、粘度損失較大；錐閥式流量控制器的缺點(diǎn)在于體積龐大不易實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)；文丘里式流量控制器缺點(diǎn)在于流量不能連續(xù)調(diào)節(jié)。

3、總之，現(xiàn)有裝置雖可實(shí)現(xiàn)不同地層聚合物注入流量的分配，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)聚合物注入壓力的調(diào)節(jié)，且對(duì)聚合物高剪切破壞導(dǎo)致其粘度的不足。目前地面注入分配裝置3mpa壓差內(nèi)粘度保留率85％-90％，＞5mpa后粘度保留率低于80％，難以滿足分層注聚對(duì)流量、壓力及粘度保持的要求，影響了注聚驅(qū)替效果。

4、公開(kāi)(公告)號(hào)：cn113153732a，公開(kāi)了一種往復(fù)柱塞式注聚泵液力端，包括液缸體，所述液缸體的上端安裝有液缸蓋，所述液缸體內(nèi)安裝有若干組閥組機(jī)構(gòu)，所述閥組機(jī)構(gòu)包括，豎直疊加的吸入閥和排出閥，所述液缸體的下端連接有匯管式吸入總管，所述吸入閥的吸入口均與吸入總管相連通，所述吸入總管通過(guò)連接法蘭與液缸體的下端面相連接；所述液缸體的一側(cè)穿設(shè)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞，所述柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)做功的一端位于吸入閥的吸入閥腔內(nèi)，所述排出閥的排出閥腔均相互連通形成排出流道；所述排出流道呈大小孔結(jié)構(gòu)。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了輸送大流量注聚物時(shí)能有效降低剪切率，進(jìn)而保證聚合物驅(qū)油的有效性。

5、該現(xiàn)有技術(shù)存在輸出壓力不能分級(jí)調(diào)節(jié)的問(wèn)題。

6、公開(kāi)(公告)號(hào)：cn115949383a，公開(kāi)了一種注聚井容積式低剪切聚合物注入裝置及其使用方法，該裝置包括第一電動(dòng)閥、緩沖裝置、第二電動(dòng)閥、蓄能器和第三電動(dòng)閥，管線a為聚合物溶液的輸入干線，該第一電動(dòng)閥的入口和出口分別與管線a和該緩沖裝置相連，該第二電動(dòng)閥的入口和出口分別與該緩沖裝置和該蓄能器相連，該第三電動(dòng)閥入口與該緩沖裝置相連，出口連接管道b通向井口裝置，該緩沖裝置和該蓄能器通過(guò)調(diào)節(jié)緩沖液體的流量間接調(diào)節(jié)聚合物液體的速度。該注聚井容積式低剪切聚合物注入裝置及其使用方法可用于油田注聚井地面流程，實(shí)現(xiàn)聚合物溶液從干線到井口的低剪切注入，對(duì)提高聚合物溶液粘度保留率，提高驅(qū)油效果具有重要的意義。

7、該現(xiàn)有技術(shù)存在輸出壓力不能分級(jí)調(diào)節(jié)的問(wèn)題。

8、公開(kāi)(公告)號(hào)：cn214171488u，公開(kāi)了一種低剪切率柱塞泵閥體以及柱塞泵。該柱塞泵閥體以及柱塞泵在保證對(duì)介質(zhì)密封效果的同時(shí)，通過(guò)弧面流道設(shè)計(jì)，減少液流轉(zhuǎn)向時(shí)的瞬時(shí)速率，降低了其對(duì)聚合物的剪切作用。一種低剪切率柱塞泵閥體，所述柱塞泵閥體呈蝶形結(jié)構(gòu)，由柱塞泵閥主體及柱塞泵閥球面構(gòu)成；柱塞泵閥主體上設(shè)置有彈簧安裝凸起，柱塞泵閥主體的末端為彈簧定位頭；彈簧安裝凸起背離柱塞泵閥主體末端的一側(cè)處還設(shè)置有彈簧卡槽。

9、該現(xiàn)有技術(shù)存在輸出壓力不能分級(jí)調(diào)節(jié)的問(wèn)題。

10、總之，以上公開(kāi)技術(shù)的技術(shù)方案以及所要解決的技術(shù)問(wèn)題和產(chǎn)生的有益效果均與本發(fā)明不相同，針對(duì)本發(fā)明更多的技術(shù)特征和所要解決的技術(shù)問(wèn)題以及有益效果，以上公開(kāi)技術(shù)文件均不存在技術(shù)啟示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種齒輪同步式聚合物注入裝置及其多級(jí)連續(xù)注聚用法，使運(yùn)動(dòng)更為平穩(wěn)、注入更為高效，以保證注聚時(shí)聚合物輸入與排出的壓力差以及聚合物分子鏈剪切較小。

2、為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種齒輪同步式聚合物注入裝置，包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置有活塞桿，還包括換向機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；

4、所述換向機(jī)構(gòu)設(shè)置有活塞套筒和間歇換向機(jī)構(gòu)；

5、所述活塞桿前端插入活塞套筒中，所述間歇換向機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)部分連接；所述間歇換向機(jī)構(gòu)根據(jù)活塞桿運(yùn)動(dòng)方向切換進(jìn)液通道與排液通道。

6、所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括箱體、曲軸、連桿、活塞桿；

7、所述曲軸、連桿、活塞桿均設(shè)置在箱體內(nèi)，所述曲軸設(shè)置有穿出箱體的第一傳動(dòng)軸，所述連桿與曲軸的連桿軸連接，所述活塞桿通過(guò)十字總成與連桿連接，所述活塞桿穿出箱體與換向機(jī)構(gòu)連接。

8、所述箱體左端與右端安裝箱體軸承端蓋；

9、所述連桿設(shè)置有前連桿、后連桿，所述前連桿、后連桿通過(guò)螺栓安裝在曲軸的連桿軸上，所述前連桿前端設(shè)置有連接柄，所述連接柄上設(shè)置有第一連接孔；所述活塞桿后端設(shè)置有凸臺(tái)；

10、所述十字總成包括十字頭、十字介桿、十字頭銷(xiāo)、十字頭螺母；

11、所述十字介桿后端與十字頭前端連接，所述十字頭左右兩壁設(shè)置貫通的第二連接孔，所述十字頭銷(xiāo)穿入第二連接孔、第一連接孔；

12、所述十字介桿前端設(shè)置有與活塞桿凸臺(tái)匹配的凹臺(tái)，所述活塞桿凸臺(tái)插入凹臺(tái)，所述十字頭螺母將活塞桿凸臺(tái)鎖緊在十字介桿前端，所述十字頭螺母與活塞桿凸臺(tái)之間還設(shè)置有孔徑小于十字頭螺母的圓環(huán)。

13、所述換向機(jī)構(gòu)還包括連接座、柱塞座，所述間歇換向機(jī)構(gòu)包括間歇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和液流通道切換機(jī)構(gòu)；

14、所述活塞桿前端設(shè)置有第一活塞，所述第一活塞插入連接座，所述活塞套筒設(shè)置在連接座內(nèi)，所述第一活塞在活塞套筒中滑動(dòng)；

15、所述間歇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在連接座上端，所述間歇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一傳動(dòng)軸連接，所述液流通道切換機(jī)構(gòu)設(shè)置在連接座前端，所述間歇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與液流通道切換機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)件連接。

16、所述間歇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括凸輪軸；

17、所述連接座上端設(shè)置有左軸承座、右軸承座，所述凸輪軸穿過(guò)左軸承座、右軸承座，所述凸輪軸設(shè)置有穿過(guò)左軸承座或右軸承座的第二傳動(dòng)軸，所述第二傳動(dòng)軸與第一傳動(dòng)軸在裝置的同一側(cè)；

18、所述凸輪軸上設(shè)置有凸輪，所述凸輪設(shè)置有大徑圓與小徑圓，所述大徑圓與小徑圓之間設(shè)置平滑過(guò)渡，所述凸輪通過(guò)傳動(dòng)件驅(qū)動(dòng)液流通道切換機(jī)構(gòu)。

19、所述液流通道切換機(jī)構(gòu)包括柱塞座、進(jìn)排液柱塞；

20、所述活塞套筒前端與柱塞座后端連接，所述柱塞座內(nèi)壁設(shè)置有活塞口，將柱塞座內(nèi)與活塞套筒連通；

21、所述柱塞座設(shè)置有柱塞座進(jìn)液口和柱塞座排液口；

22、所述進(jìn)排液柱塞設(shè)置在柱塞座中，所述進(jìn)排液柱塞與柱塞座之間設(shè)置有進(jìn)排液柱塞套筒，所述進(jìn)排液柱塞套筒筒壁上設(shè)置有進(jìn)液連接孔、排液連接孔、活塞連接孔；所述進(jìn)液連接孔與柱塞座進(jìn)液口連通，所述排液連接孔與柱塞座排液口連通，所述活塞連接孔與活塞口連通。

23、所述進(jìn)排液柱塞上端設(shè)置調(diào)節(jié)桿，所述調(diào)節(jié)桿穿出柱塞座，所述傳動(dòng)件為拔叉；

24、所述柱塞座上端設(shè)置有拔叉座，所述拔叉轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在拔叉座上，所述拔叉前端與調(diào)節(jié)桿上端活動(dòng)連接，后端與凸輪接觸；

25、所述調(diào)節(jié)桿上設(shè)置有復(fù)位彈簧擋片，所述復(fù)位彈簧擋片下方設(shè)置有彈簧，所述彈簧上頂復(fù)位彈簧擋片，下頂柱塞座，使進(jìn)排液柱塞能復(fù)位。

26、所述拔叉前端與調(diào)節(jié)桿上端接觸，所述拔叉前端與后端均設(shè)置滾輪；所述滾輪與拔叉使用銷(xiāo)連接。

27、所述連接座與箱體連接，所述進(jìn)排液柱塞套筒上端設(shè)置有上壓蓋，所述進(jìn)排液柱塞套筒下端設(shè)置有下壓蓋，所述下壓蓋設(shè)置有平壓孔；

28、所述活塞套筒右端設(shè)置有封蓋，所述左軸承座設(shè)置有左軸承端蓋、右軸承座設(shè)置有右軸承端蓋。

29、所述進(jìn)排液柱塞設(shè)置有上密封環(huán)、下密封環(huán)；

30、所述下密封環(huán)將排液連接孔密封時(shí)，所述上密封環(huán)在進(jìn)液連接孔上方，所述活塞連接孔在下密封環(huán)上方，所述活塞口通過(guò)活塞連接孔、上下密封環(huán)之間腔體、進(jìn)液連接孔與柱塞座進(jìn)液口連通；

31、所述上密封環(huán)將進(jìn)液連接孔密封時(shí)，所述下密封環(huán)在排液連接孔下方，所述活塞連接孔在上密封環(huán)下方，所述活塞口通過(guò)活塞連接孔、上下密封環(huán)之間腔體、排液連接孔與柱塞座排液口連通；

32、所述上密封環(huán)或下密封環(huán)均包括第一密封座、第二密封座，所述第一密封座、第二密封座上均設(shè)置有第三o型圈，所述第一密封座、第二密封座之間距離大于進(jìn)液連接孔孔徑和排液連接孔孔徑。

33、所述連接座與箱體的連接、凸輪軸座與連接座的連接、小軸承座與連接座的連接、大軸承座與連接座的連接均為通過(guò)螺栓連接；

34、拔叉與拔叉座上的連接均為銷(xiāo)連接；

35、所述凸輪通過(guò)鍵固定在凸輪軸上，所述凸輪軸上套有凸輪軸套或短凸輪軸套定位凸輪；

36、所述進(jìn)排液柱塞套筒上套有第一o型圈，所述第一活塞外壁套有第二o型圈，所述活塞套筒前端與柱塞座連接部分套有第四o型圈。

37、所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括凸輪軸錐齒輪、齒輪軸座、齒輪軸、曲軸錐齒輪；

38、所述凸輪軸錐齒輪設(shè)置在第二傳動(dòng)軸上，所述齒輪軸座與箱體連接，并且設(shè)置在第一傳動(dòng)軸與第二傳動(dòng)軸之間，所述齒輪軸前端設(shè)置前中間錐齒輪、后端設(shè)置后中間錐齒輪；

39、所述齒輪軸穿過(guò)齒輪軸座，所述前中間錐齒輪與凸輪軸錐齒輪嚙合，所述后中間錐齒輪與曲軸錐齒輪嚙合。

40、所述齒輪軸座安裝有齒輪軸端蓋；

41、所述凸輪軸錐齒輪通過(guò)鍵與凸輪軸連接，所述凸輪軸錐齒輪通過(guò)第二緊定螺栓與軸肩進(jìn)行限位，所述前、后中間錐齒輪通過(guò)鍵與齒輪軸連接，所述前、后中間錐齒輪通過(guò)第一緊定螺栓與軸肩進(jìn)行限位，所述曲軸錐齒輪通過(guò)鍵與曲軸連接，所述曲軸錐齒輪通過(guò)軸肩進(jìn)行限位。

42、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述曲軸的連桿軸周向均勻設(shè)置至少三個(gè)，所述連桿、活塞桿、拔叉、進(jìn)排液柱塞、凸輪、活塞套筒、進(jìn)排液柱塞套筒的數(shù)量與曲軸的連桿軸的數(shù)量一致，均為至少三個(gè)。

43、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一傳動(dòng)軸或第二傳動(dòng)軸與阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接，所述阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)輸入軸與第一傳動(dòng)軸連接，所述發(fā)電機(jī)連接有變阻器。

44、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一傳動(dòng)軸或第二傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)裝置輸出軸連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置為內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)。

45、一種齒輪同步式聚合物注入裝置的多級(jí)連續(xù)注聚用法，包括以下步驟：

46、s1、將第一傳動(dòng)軸或第二傳動(dòng)軸與阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接，將聚合物進(jìn)液管與柱塞座進(jìn)液口連接，將聚合物輸出管與柱塞座排液口連；根據(jù)施工要求，通過(guò)阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的變阻器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的阻力；

47、s2、壓入聚合物，間歇換向機(jī)構(gòu)將柱塞座進(jìn)液口與活塞套筒導(dǎo)通，即凸輪與拔叉之間為小徑接觸，下密封環(huán)將排液連接孔密封，上密封環(huán)在進(jìn)液連接孔上方，活塞連接孔在下密封環(huán)上方，聚合物的運(yùn)動(dòng)路徑為，通過(guò)柱塞座進(jìn)液口、進(jìn)液連接孔、上下密封環(huán)之間腔體、活塞連接孔、活塞口，進(jìn)入活塞套筒，推動(dòng)第一活塞向后移動(dòng)，使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

48、第一傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，第一傳動(dòng)軸通過(guò)齒輪軸帶動(dòng)第二傳動(dòng)軸，使凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使間歇換向機(jī)構(gòu)切換，將柱塞座進(jìn)液口與活塞套筒斷開(kāi)，使柱塞座排液口與活塞套筒導(dǎo)通；即使凸輪與拔叉之間由小徑接觸到大徑接觸，進(jìn)排液柱塞向下移動(dòng),使上密封環(huán)將進(jìn)液連接孔密封，下密封環(huán)在排液連接孔下方，活塞連接孔在上密封環(huán)下方；

49、s3、第一傳動(dòng)軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)第一活塞向前移動(dòng)，使活塞套筒中聚合物進(jìn)入聚合物輸出管，即通過(guò)活塞口、活塞連接孔、上下密封環(huán)之間腔體、排液連接孔、柱塞座排液口進(jìn)入聚合物輸出管，注入地層；

50、間歇換向機(jī)構(gòu)切換，將柱塞座進(jìn)液口與活塞套筒導(dǎo)通，使柱塞座排液口與活塞套筒斷開(kāi)，即凸輪與拔叉之間由大徑接觸到小徑接觸，開(kāi)始循環(huán)運(yùn)行。

51、一種齒輪同步式聚合物注入裝置的連續(xù)注聚用法，包括以下步驟：

52、s1、將第一傳動(dòng)軸或第二傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)裝置輸出軸連接，將聚合物進(jìn)液管與柱塞座進(jìn)液口連接，將聚合物輸出管與柱塞座排液口連接，驅(qū)動(dòng)裝置為內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)；

53、s2、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下開(kāi)始同步轉(zhuǎn)動(dòng)，間歇換向機(jī)構(gòu)將柱塞座進(jìn)液口與活塞套筒導(dǎo)通，第一活塞向后移動(dòng)，產(chǎn)生負(fù)壓，凸輪與拔叉之間為小徑接觸，下密封環(huán)將排液連接孔密封，上密封環(huán)在進(jìn)液連接孔上方，活塞連接孔在下密封環(huán)上方，聚合物通過(guò)柱塞座進(jìn)液口、進(jìn)液連接孔、上下密封環(huán)之間腔體、活塞連接孔、活塞口，進(jìn)入活塞套筒；

54、第二傳動(dòng)軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使間歇換向機(jī)構(gòu)切換，將柱塞座進(jìn)液口與活塞套筒斷開(kāi)，使柱塞座排液口與活塞套筒導(dǎo)通，即使凸輪與拔叉之間由小徑接觸到大徑接觸，進(jìn)排液柱塞向下移動(dòng)，使上密封環(huán)將進(jìn)液連接孔密封，下密封環(huán)在排液連接孔下方，活塞連接孔在上密封環(huán)下方；

55、s3、第一傳動(dòng)軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)第一活塞向前移動(dòng)，使活塞套筒中聚合物進(jìn)入聚合物輸出管，聚合物通過(guò)活塞口、活塞連接孔、上下密封環(huán)之間腔體、排液連接孔、柱塞座排液口進(jìn)入聚合物輸出管，注入地層，間歇換向機(jī)構(gòu)切換，即凸輪與拔叉之間由大徑接觸到小徑接觸，將柱塞座進(jìn)液口與活塞套筒導(dǎo)通，使柱塞座排液口與活塞套筒斷開(kāi)，開(kāi)始循環(huán)運(yùn)行。

56、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

57、本發(fā)明采用容積式吸入與排出聚合物，容積式的吸入排出過(guò)程無(wú)流道橫截面形狀變化與繞流等現(xiàn)象，對(duì)聚合物分子鏈破壞較小。

58、裝置通過(guò)三個(gè)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了聚合物的吸入與排出，減小了聚合物注入過(guò)程中對(duì)聚合物分子鏈的破壞作用，保證了聚合物的粘度，實(shí)現(xiàn)了低剪切。

59、凸輪軸與曲軸之間的錐齒輪配合可保證凸輪軸與曲軸之間的同步運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聚合物進(jìn)液與排液流道的切換。

60、設(shè)置多組執(zhí)行構(gòu)件，保證了整個(gè)裝置可連續(xù)運(yùn)行。

61、由發(fā)電機(jī)和變阻器組成的阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可通過(guò)調(diào)節(jié)阻值的方式實(shí)現(xiàn)聚合物出口壓力的調(diào)節(jié)。