本發(fā)明涉及石油工業(yè)注水井的注水方法和井下注水工具，特別是分層注水井自動換向配水器及其使用方法，適用于油田分層注水井，無需下入輔助儀器和設(shè)備就可對井下注水層位輪換注水。

背景技術(shù)：

油田分層注水井在注水層位輪換注水時，通常使用的配水器和施工方法如下述：

1、投撈式配水器及其施工方法:利用井口的打撈車，下入帶有打撈頭的儀器，投撈帶注水孔的和不帶注水孔的配水芯子進行注水和停注操作。

2、空心式配水器的配水芯子位于配水器中心，芯子外壁有密封圈，密封圈之間為出水孔，保證注入水不會從芯子外壁和配水器內(nèi)壁之間流出；出水孔可以安裝尺寸不同的水嘴，完成配注。其使用缺陷是打撈車在井口操作投撈時，容易出現(xiàn)撈不出或投不到位的現(xiàn)象，不僅浪費人力、物力，而且效果差。

3、偏心式配水器的配水芯子位于配水器的一側(cè)，芯子內(nèi)設(shè)水孔，保證出水量的大小。其使用缺陷是配水芯子不居中，投撈難度大，成功率低。

綜上所述，目前的分層注水設(shè)施和工藝均存在施工工序繁多、運用的動力設(shè)備和人員多，施工成本高且操作難度大、難以有效實施等缺陷。生產(chǎn)現(xiàn)場需要一種簡單且有效的配水裝置和施工方法解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供分層注水井自動換向配水器及其使用方法，克服現(xiàn)有分層注水井中使用的配水器換層注水時操作難度大、施工成本高的缺陷，無需外在動力設(shè)備的支持，完成分層注水井的換層注水施工。降低生產(chǎn)成本，提高工作效率，保證注水工作正常進行。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

分層注水井自動換向配水器包括上接頭和下接頭，上接頭與下接頭之間連接外管，內(nèi)管與上接頭的內(nèi)腔連接、在內(nèi)管與外管之間形成注水環(huán)腔，注水孔徑向設(shè)置在注水環(huán)腔中；內(nèi)管的管壁上設(shè)有上過流孔和下過流孔、管腔中裝有上凡爾和下凡爾，在上凡爾與下凡爾之間的內(nèi)管中設(shè)有下凡爾緩閉裝置。

使用分層注水井自動換向配水器的方法，是：

A、將自動換向配水器與注水層位相對應(yīng)、連接在注水管柱中；

B、先對下部注水層位注水；

C、當(dāng)下部注水層位的注水壓力高于自動換向配水器的啟動壓力后、再對上部注水層位注水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著的使用效果：

1、本配水器設(shè)有兩條注水通道，一條由上接頭、上過流孔、注水環(huán)腔和下接頭組成，本注水通道針對吸水能力差、啟動壓力高的注水層位，讓注入水在內(nèi)管與外管之間的注水環(huán)腔經(jīng)下接頭注入。另一條注水通道則由下接頭進入的反洗水將下凡爾球頂開、打開下凡爾座的球座孔、下凡爾球沿下凡爾緩閉裝置上行，在下凡爾球尚未回落之前，關(guān)閉地面井口的反洗井閥、打開地面井口的注水閥，使注入水從上過流孔、注水環(huán)腔、下過流孔、下凡爾座的球座孔和注水孔注入到注水層位。該注水通道用于吸水能力好、啟動壓力低的注水層位，由于注入水的壓力大于下凡爾球下落的壓力，下凡爾球不能回落，使本注水層位能夠保持正常注水。兩個注水通道的開關(guān)操作是通過操作地面井口的注水閥和反洗井閥，通過反洗水推動自動換向配水器內(nèi)上凡爾球和下凡爾球與上凡爾座和下凡爾座的相對運動得以實現(xiàn)，避免了外在動力設(shè)備輔助實現(xiàn)注水層位轉(zhuǎn)換的缺陷。

2、使用本發(fā)明能夠方便地先注下部注水層位、再注上部注水層位。由于本發(fā)明的配水器內(nèi)設(shè)有下凡爾緩閉裝置，由注入下部注水層位倒換為注入上部注水層位時，能夠在下凡爾球下落至下凡爾座之前就使注入水經(jīng)下凡爾座的球座孔注入到上部注水層位中、且能保持正常注水。

3、本發(fā)明能夠與注水管柱中的其它配注工具配合使用、能夠按照地質(zhì)需求開關(guān)操作，提高輪換注水操作的可行性，達到針對性細分注水的目的。

4、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，應(yīng)用和適應(yīng)性強，操作簡單、便捷，使用效果顯著，用于分層注水井實現(xiàn)輪換注水能夠免除外在設(shè)備的配合，顯著降低了生產(chǎn)成本、提高了工作效率，減輕了勞動強度，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1是配水器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明，并非限制本發(fā)明的保護范圍，凡使用本發(fā)明的設(shè)計思路得出的改進均屬于本發(fā)明的保護范疇。

參見圖1，分層注水井自動換向配水器包括上接頭1和下接頭11，上接頭1與下接頭11之間連接外管6，內(nèi)管5與上接頭1的內(nèi)腔連接、在內(nèi)管5與外管6之間形成注水環(huán)腔，注水孔10徑向設(shè)置在注水環(huán)腔中；內(nèi)管5的管壁上設(shè)有上過流孔2和下過流孔8、管腔中裝有上凡爾和下凡爾，在上凡爾與下凡爾之間的內(nèi)管5中設(shè)有下凡爾緩閉裝置。

所述下凡爾緩閉裝置包括阻下塊4和擋片7，擋片7的一端固定在下過流孔8上方的管壁上，阻下塊4間隔且相向固定在擋片7與上凡爾之間的管壁上。

阻下塊4是與內(nèi)管5內(nèi)腔半徑相符的半圓塊狀體。

所述阻下塊4的縱切面是斜邊自內(nèi)管5的中心線向管壁下斜的三角形。

所述擋片7是兩端與內(nèi)管5的管壁相符的、具有彈性的條狀金屬板片。如彈簧片、鋁片、銅片、不銹鋼片等等，當(dāng)具有一定壓力的水流通過時，擋片7可以彈上或壓下。

所述上凡爾固定在上過流孔2下方的內(nèi)管5中，上凡爾包括上凡爾座、上凡爾球3和球罩，上凡爾球3與上凡爾座配合，球罩上設(shè)有液流孔、固定在上凡爾球3上方的內(nèi)管5中。

所述下凡爾固定在下過流孔8與注水孔10之間的內(nèi)管5中，設(shè)有下凡爾球9和下凡爾座，下凡爾球9與下凡爾座配合。

所述上凡爾和下凡爾均是單流凡爾，只允許水流自上凡爾和下凡爾的下方向上方流過，也就是只允許反洗井時的反洗水流通過。

所述注水孔10設(shè)置在下凡爾下方的注水環(huán)腔中、與注水層位和內(nèi)管5連通。

使用分層注水井自動換向配水器的方法，是：

A、將自動換向配水器與注水層位相對應(yīng)、連接在注水管柱中；

B、先對下部注水層位注水；

C、當(dāng)下部注水層位的注水壓力高于自動換向配水器的啟動壓力后、再對上部注水層位注水。

將自動換向配水器連接在與上部注水層位相對應(yīng)的注水管柱中的封隔器上方，與下部注水層位相對應(yīng)的注水管柱中的封隔器下方僅需要連接一個常規(guī)配水器。

對下部注水層位注水時，打開地面井口的注水閥、關(guān)閉地面井口的反洗井閥，注入水經(jīng)上接頭1和上過流孔2，沿注水環(huán)腔下行、自下接頭11進入封隔器下方的常規(guī)配水器中，注入到下部注水層位中。

對上部注水層位注水時，關(guān)閉地面井口的注水閥、打開地面井口的反洗井閥進行反洗井，注入水自下接頭11進入內(nèi)管5并將下凡爾球9頂開，使下凡爾球9頂開擋片7沿著阻下塊4逐塊上行、到達上凡爾座的下方，反洗井水流自上接頭1流出；反洗井結(jié)束后，關(guān)閉地面井口的反洗井閥，上凡爾球3落下封閉上凡爾座的球座孔；下凡爾球9則沿阻下塊4緩慢逐塊下行，在下凡爾球9尚未回落到擋片7處時，關(guān)閉地面井口的反洗井閥，使注入水經(jīng)上過流孔2和下過流孔8通過下凡爾座上的球座孔經(jīng)注水孔10注入到上部注水層位，而下部注水層位由因啟動壓力高而停止注水。

再次對下部注水層位注水時，關(guān)閉地面井口的注水閥、打開地面井口的反洗井閥，將地面井口的閥門倒換成反洗井狀態(tài)、反洗井5分鐘以上，再停止反洗井5分鐘以后，開啟地面井口的注水閥對下部注水層位正常注水。

上面敘述的實施例僅僅為典型實施例，但本發(fā)明不僅限于這些實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此，保護范圍不僅限于上文的說明。