液控先导式水力自动调压注水泵技术领域
本发明涉及油田注水泵，具体地说是液控先导式水力自动调压注水泵。
背景技术
注水开发是油田采用的主要开发方式，由于储层物性本身及后期堵塞伤害等原因导
致不同油层或不同注水井注水压力的高低差异。而目前油田在用注水站一般采用一套压
力系统，造成低压注水井节流控制注水，高压注水井因系统压力不足导致欠注或不吸水。
油田为满足高压井注水通常采取整体提压和局部电力增压两种方式，整体提压导致低压
注水井节流更加严重，同时大量采用的局部电力增压泵增压注水消耗大量电能，日耗电
约11×104Kw.h，运行能耗高。从整个注水系统来看，一方面是增压泵额外增加电力能耗
增压注水，另一方面低压井因压力太高节流控制注水造成了巨大阀控损失，节流损失率
高达16.7％，造成大量能量浪费。本着节能降耗、降本增效的总体目标，研制成功了一种
液控先导式自动水力调压泵。
发明内容
本发明的目的在于提供液控先导式水力自动调压注水泵，将低压注入井节余能量转
换为高压注入井增压注入需要能量，不需额外增加能量，实现高、低压井注水压力的重
新按需分配，满足了高、低压注入井注入压力要求，对减少欠注井数量及提高注水系统
节能效果具有重要的意义。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，液控先导式水力自动调压注水泵，
包括自前至后依次连接的前增压缸、换向工作缸、低压工作缸、后增压缸，以上所有的
缸分别通过各自的管汇连接至主换向阀，所述换向工作缸连接先导阀控制管汇，而先导
阀控制管汇与主换向阀相连，所述主换向阀还通过自身的高、低压出口与高、低压管汇
连接。
所述前增压缸与主换向阀之间连接的管汇上设置前单向阀组，所述后增压缸与主换
向阀之间连接的管汇上设置后单向阀组，所述前单向阀组与后单向阀组同时也为连通状
态。
所述前增压缸、换向工作缸、低压工作缸、后增压缸连接成一个具有同轴式内腔的
整体结构，内腔中设置活塞连杆，所述换向工作缸内部设置液压先导阀阀芯，液压先导
阀阀芯套入活塞连杆上。
所述低压工作缸内部设置有安装在活塞连杆上的大活塞，所述活塞连杆上还套装有
大触发环，所述大触发环比大活塞更靠近液压先导阀阀芯。
所述前增压缸内部设置有安装在活塞连杆上的小活塞，所述活塞连杆上还套装有小
触发环，所述小触发环比小活塞更靠近液压先导阀阀芯。
所述后增压缸内部设置有安装在活塞连杆上的小活塞。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
注水站干线来水通过液控先导式换向机构、调压泵进水阀组调节，一部分进入调压
泵低压工作腔，在活塞面积差及来水压力的共同作用下，驱动活塞向左(或右)运动，对
高压腔液体进行压缩增压，高压液体进入高压注水井，同时能量被转化形成的低压注入
水进入低压井。当连杆活塞到达右(左)死点，液控先导机构及外置主换向阀换向，活
塞反向运动，从而实现连续的调压过程。
(1)设计采用了干线液压与连杆复合控制的先导式运行过程控制机构，实现调压
泵自动往复换向，运行过程无需电能及自动化程序。
(2)设计采用液控先导式机构，具有强制换向机构到位功能，解决了液压控制换
向不彻底问题。
(3)研究形成了低压差驱动双作用调压技术，降低了输入压差要求，可以实现在
较小节流压差(≥1.5MPa)件下的压力调节，提高了现场应用范围。
(4)在不使用电力增压设备条件下，将低压节流损失能量转化为高压注水井注水
动力，实现了高、低压井注水压力的自动调配，在一定程度上解决现场因低压井节流注
水、高压注水井压力不足欠注或增压注水造成能耗大量损失问题，为油田节能注水提供
了新的方法。
附图说明
图1为本发明的液控先导式水力自动调压注水泵的结构示意图。
图中：1—增压缸；2—小活塞；3—小触发环；4—活塞连杆；5—连接法兰；6—
先导阀控制管汇；7—液压先导阀阀芯；8—换向工作缸；9—大触发环；10—大活塞；11
—低压工作缸；12—密封件；13—单向阀组；14—主换向阀；15—高、低压管汇。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说
明之用，并非用来对本发明加以限制。
根据图1，液控先导式水力自动调压注水泵，包括自前至后依次连接的前增压缸、
换向工作缸8、低压工作缸11、后增压缸，以上所有的缸分别通过各自的管汇连接至主
换向阀14，所述换向工作缸还连接先导阀控制管汇6，而先导阀控制管汇与主换向阀14
相连，所述主换向阀还通过自身的高、低压出口与高、低压管汇15连接。所述前增压缸
与主换向阀之间连接的管汇上设置前单向阀组，所述后增压缸与主换向阀之间连接的管
汇上设置后单向阀组，所述前单向阀组与后单向阀组同时也为连通状态。所述前增压缸、
换向工作缸8、低压工作缸11、后增压缸连接成一个具有同轴式内腔的整体结构，内腔
中设置活塞连杆4，所述换向工作缸内部设置液压先导阀阀芯7，液压先导阀阀芯套入活
塞连杆上。所述低压工作缸内部设置有安装在活塞连杆上的大活塞10，所述活塞连杆上
还套装有大触发环9，所述大触发环比大活塞更靠近液压先导阀阀芯。所述前增压缸内部
设置有安装在活塞连杆上的小活塞2，所述活塞连杆上还套装有小触发环3，所述小触发
环比小活塞更靠近液压先导阀阀芯。所述后增压缸内部设置有安装在活塞连杆上的小活
塞。
增压缸1通过连接法兰5与换向工作缸8连接，右端与低压工作缸11左端相连，
低压工作缸11右端连接另一增压缸1。小活塞2与活塞连杆4连接，小活塞2处于增压
缸1内部，小触发环3套入活塞连杆4上，液压先导阀阀芯7置于换向工作缸8内部，
并套入活塞连杆4上。先导阀控制管汇6与换向工作缸8上进出孔相连。大触发环9、大
活塞10套入活塞连杆4，大活塞10处于低压工作缸11内部。大活塞10密封槽内安装密
封件12。与低压工作缸11连接的增压缸1内置另一小活塞2，小活塞2与活塞连杆4相
连，两套增压缸1通过高压管汇与单向阀组13相连，低压工作缸11与换向工作缸8通
过管汇与主换向阀14相连。先导阀控制管汇6与主换向阀14相连端部对应液控接头相
连。主换向阀14与高、低压管汇15连接形成高、低压出口。
工作过程：
连接地面管汇：分别与来水、低压注水井及高压注水井相连。
调压过程：注水站干线来水闸门打开后，干线来水同时进入低压工作缸、高压工作
缸及阀组。同时活塞及连杆根据液控先导式换向机构、调压泵进水阀组及主换向阀初始
位置，在活塞面积差及来水压力的共同作用下自动选择移动方向，从而驱动活塞向左(或
右)运动，对高压腔液体进行压缩增压，高压液体进入高压注水井，同时能量被转化形成
的低压注入水进入低压井。当连杆活塞到达右(左)死点，液控先导机构驱动外置主换
向阀自动强制换向，活塞反向运动，从而实现连续的调压过程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发
明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。