CN105909199B - 井下液力推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下液力推进装置包括装置本体，装置本体中心开设有轴向通孔、外壁局部凸起形成有一环形凸台；在环形凸台上端面沿圆周方向开设有多条斜向通孔下侧并与通孔形成连通的第一过液孔道；在环形凸台下端面沿圆周方向开设有多条与第一过液孔道一一对应并与第一过液孔道的大内径处形成连通的第二过液孔道，第二过液孔道与通孔轴向平行且形成连通位置靠近第一过液孔道的变径处；通孔上部内径大于下部内径，在在靠近通孔底部的内壁上设置并固定有用于阻隔液体自通孔底端流出的挡；该该井下液力推进装置结构简单，安装方便，不需要额外增加地面设备，通过水压增加连续油管的下入深度，绿色环保，成本低廉。

Description

井下液力推进装置

技术领域

本发明涉及油气田开发应用的井下工具技术领域，特别涉及一种井下液力推进装置。

背景技术

连续油管通井、射孔、测井是井下作业常用的一种作业工序，已被国内外石油行业广泛应用。由于连续油管属于挠性管，在水平井中使用时，内受到与井壁之间摩擦力的影响，经常出现螺旋自锁现象而无法下入到井底。现有的增加下深的井下工具，一般使用振荡器，其结构复杂，价格高而且使用寿命比较短，振荡器只能减少摩擦力，无法提供推力，对于井斜大于90°的水平井，增加深度有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于水平井通井、射孔、测井等作业中，具体在连续油管下入过程中，能够通过水流增加连续油管下入深度，以提高通井、射孔、测井等效率的井下液力推进装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种井下液力推进装置，包括装置本体，具体地：

装置本体中心开设有轴向通孔、外壁局部凸起形成有一环形凸台；

在环形凸台上端面沿圆周方向开设有多条斜向通孔下侧并与通孔形成连通的第一过液孔道，且第一过液孔道上部内径大于下部内径；

在环形凸台下端面沿圆周方向开设有多条与第一过液孔道一一对应并与第一过液孔道的大内径处形成连通的第二过液孔道，第二过液孔道与通孔轴向平行且形成连通位置靠近第一过液孔道的变径处；

通孔上部内径大于下部内径，在靠近通孔底部的内壁上设置并固定有用于阻隔液体自通孔底端流出的挡板。

进一步地，通孔自大内径处至小内径处通过通孔内壁向内收缩形成锥形过渡而成。其中，通孔处设计为上大下小且中间通过锥形过渡段对大内径处和小内径处进行过渡连接的变径，使自通孔顶端进入的流体进入内腔后，在变径处流体向下撞击推进器，增加向下的力；同时，也使得喷嘴、减速管和进液孔没有向上流出空间。

进一步地，在环形凸台的侧壁上沿圆周方向加工为具有多排锯齿结构的阻流带；相邻锯齿之间间距为5～30mm，每个锯齿长度为10～15mm。

进一步地，第一过液孔道的条数为2～8条，在环形凸台上端面沿圆周方向均匀分布。

进一步地，第一过液孔道的上部内径为3～12mm、下部内径为1～6mm；第二过液孔道的内径为6～20mm；第一过液孔道与第二过液孔道之间夹角为30～50°；通孔的内径大于第一过液孔道、第二过液孔道的内径。

进一步地，阻流带的锯齿顶端距离套管内壁0.5～8mm。

进一步地，装置本体的通孔顶端和底端内壁上均设有连接内螺纹，用于分别与连接油管/钻杆和通井规、射孔枪等。

与现有技术相比，该井下液力推进装置结构简单，安装方便，不需要额外增加地面设备，通过水压增加连续油管的下入深度，绿色环保，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的井下液力推进装置的剖面结构示意图；

图2为本发明的井下液力推进装置的俯视结构示意图；

图3为本发明的井下液力推进装置的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1～2所示，该井下液力推进装置，包括装置本体2；装置本体2中心开设有轴向通孔8、外壁局部凸起形成有一环形凸台；具体地：

在环形凸台上端面上沿圆周方向均匀开设有2～8条斜向通孔8下侧，并与通孔8形成连通的第一过液孔道；第一过液孔道包括上部的减速孔道3和下部的喷液孔道4，减速孔道3的内径大于喷液孔道4的内径，在二者连通处形成有一环形台阶；减速孔道3的内径为3～12mm，喷液孔道4的内径为1～6mm；

在环形凸台下端面上沿圆周方向开设有多条与第一过液孔道一一对应并与第一过液孔道的减速孔道3形成连通的第二过液孔道5；多条第二过液孔道5均与通孔8轴向平行，且形成连通的位置靠近减速孔道3与喷液孔道4的连通处；第二过液孔道5的内径为6～20mm；第一过液孔道与第二过液孔道之间夹角为30～50°；

通孔8内径为变径，其上部内径大于下部内径，中部通过内壁向内逐渐凸起形成一锥形过渡段使上部内径和下部内径之间形成过渡；在靠近通孔8底部的内壁上设置并固定有用于阻隔液体自通孔8底端流出的挡板6；上部内径为30～50mm，下部内径为20～30mm；

在环形凸台的侧壁上沿圆周方向加工为具有多排锯齿结构的阻流带9；相邻锯齿之间间距为5～30mm，每个锯齿长度为10～15mm；阻流带9的锯齿顶端距离套管10内壁0.5～8mm；

在装置本体2的通孔8顶端和底端还包括一体成形的上接头1和下接头7，在上接头1和下接头7的内壁上均设有连接内螺纹；上接头1用于连接油管或者钻杆，下接头7用于连接通井规、射孔枪等井下工具。

该井下液力推进装置的井下推进工作原理：

如图3所示，该井下液力推进装置随连续油管入井后，井下液体(即钻井液)通过通孔8顶端流入该井下液力推进装置内腔，由于底部挡板作用，进入内腔的液体会通过第一过液孔道流出，液体积聚区域I处；而后区域I处的液体通过阻流带与套管10内壁之间的缝隙流入区域(II)处；在上述整个流动过程中，通过流体作用共产生了多组对该装置的向下推力，具体来说：

通孔8设计为上大下小的变径结构，其中部内壁逐渐向内收缩形成锥形过渡段，当液体以一定速度自上而下进入通孔8时，高速液体在变径处向下撞击该装置，增加了向下的力；

在通孔8下侧内壁上固有用于阻隔液体自通孔8底端流出的挡板，因而当液体以一定速度自上而下进入通孔8时，挡板作用让液体改变流动方向,同时液体对装置形成向下的撞击力；

第一过液孔道斜向下方与通孔8形成连通，自通孔8上方进入的液体可以通过喷液孔道4高速喷流到减速孔道3中；根据伯努利方程，流体流速高则静压力低，流速低则静压力高，因此，流体进入减速孔道3中时流速降低，静压力升高，而流体刚离开喷液孔道4时，流速尚未发生变化，此时，减速孔道3与喷液孔道4的连接处的静压力与喷液孔道内的静压力几乎相等，因而在喷液孔道4和减速孔道3的连接部位形成负压，即流体进入减速孔道3中的静压力值和流体刚脱离喷液孔道4时的静压力值之间存在差值而形成负压，第二过液孔道5内的液体在负压作用下，被快速“吸入”减速孔道3，并进入区域I内；与此同时，当液体从减速孔道3流出进入区域I时，液体对装置本体2形成向下的反作用力；

第二过液孔道5与减速孔道3连通，装置本体2下方的的液体通过第二过液孔道5进入到减速孔道3内，并一起通过减速孔道3流入到区域I时，由于区域II的液体变少，区域I和区域II之间也形成压差，区域I的液体虽然沿着阻流带9与套管10内壁之间的缝隙渗漏到区域II内，但由于阻流带9产生一定的阻力，区域I与区域II之间形成的压差与该阻力成正比，因而区域I的液压远大于区域II的液压，二者之间形成的压差对该装置也形成向下的推力，使该装置下入的深度增加。

以下通过具体实施例对该井下液力推进装置产生的推力进行进一步说明：

实施例1

一种井下液力推进装置，包括装置本体2；装置本体2中心开设有轴向通孔8，轴向通孔8上部内径为45mm，下部内径为35mm；装置本体2外壁局部凸起形成有一环形凸台，在环形凸台上端面上沿圆周方向均匀开设有八条斜向通孔8下侧并与通孔8形成连通的第一过液孔道；第一过液孔道包括上部的内径为3mm的减速孔道3和下部的内径为2mm的喷液孔道4；在环形凸台下端面上沿圆周方向同样开设有八条与第一过液孔道一一对应并与第一过液孔道的减速孔道3形成连通的第二过液孔道5；八条第二过液孔道5均与通孔8轴向平行，且形成连通的位置靠近减速孔道3与喷液孔道4的连通处；第二过液孔道5的内径为8mm；第一过液孔道与第二过液孔道之间夹角为45°；在靠近通孔8底部的内壁上设置并固定有用于阻隔液体自通孔8底端流出的挡板6；在环形凸台的侧壁上沿圆周方向加工为具有多排锯齿结构的阻流带9；相邻锯齿之间间距为10mm，每个锯齿长度为10mm；阻流带9的锯齿顶端距离套管10内壁3mm。

该井下液力推进装置连接在连续油管下部，通过向连续油管内注入液体，液体流动使液力推进器产生3.4KN的推力。

实施例2

一种井下液力推进装置，包括装置本体2；装置本体2中心开设有轴向通孔8，轴向通孔8上部内径为50mm，下部内径为38mm；装置本体2外壁局部凸起形成有一环形凸台，在环形凸台上端面上沿圆周方向均匀开设有六条斜向通孔8下侧并与通孔8形成连通的第一过液孔道；第一过液孔道包括上部的内径为5mm的减速孔道3和下部的内径为3mm的喷液孔道4；在环形凸台下端面上沿圆周方向同样开设有六条与第一过液孔道一一对应并与第一过液孔道的减速孔道3形成连通的第二过液孔道5；八条第二过液孔道5均与通孔8轴向平行，且形成连通的位置靠近减速孔道3与喷液孔道4的连通处；第二过液孔道5的内径为10mm；第一过液孔道与第二过液孔道之间夹角为45°；在靠近通孔8底部的内壁上设置并固定有用于阻隔液体自通孔8底端流出的挡板6；在环形凸台的侧壁上沿圆周方向加工为具有多排锯齿结构的阻流带9；相邻锯齿之间间距为10mm，每个锯齿长度为12mm；阻流带9的锯齿顶端距离套管10内壁2.5mm。

该井下液力推进装置连接在连续油管下部，通过向连续油管内注入液体，液体流动使液力推进器产生4.2KN的推力。

实施例3

一种井下液力推进装置，包括装置本体2；装置本体2中心开设有轴向通孔8，轴向通孔8上部内径为50mm，下部内径为38mm；装置本体2外壁局部凸起形成有一环形凸台，在环形凸台上端面上沿圆周方向均匀开设有四条斜向通孔8下侧并与通孔8形成连通的第一过液孔道；第一过液孔道包括上部的内径为8mm的减速孔道3和下部的内径为5mm的喷液孔道4；在环形凸台下端面上沿圆周方向同样开设有四条与第一过液孔道一一对应并与第一过液孔道的减速孔道3形成连通的第二过液孔道5；八条第二过液孔道5均与通孔8轴向平行，且形成连通的位置靠近减速孔道3与喷液孔道4的连通处；第二过液孔道5的内径为15mm；第一过液孔道与第二过液孔道之间夹角为40°；在靠近通孔8底部的内壁上设置并固定有用于阻隔液体自通孔8底端流出的挡板6；在环形凸台的侧壁上沿圆周方向加工为具有多排锯齿结构的阻流带9；相邻锯齿之间间距为8mm，每个锯齿长度为6mm；阻流带9的锯齿顶端距离套管10内壁2mm。

该井下液力推进装置连接在连续油管下部，通过向连续油管内注入液体，液体流动使液力推进器产生5.2KN的推力。

上述实施例1～3中的井下液力推进装置在进行推力测试中，地面泵送的液体进入推进器的排量保持在0.2～0.8方/分钟；液体流动使液力推进器产生5.2KN的推力通过测量第二过液通道5的流量，并以此流量为依据，模拟计算阻流带产生的流动阻力乘以推进器的环空横截面积得到。此外，本液力推进器可以与现有的水力振荡器联合使用，以提高连续油管的作业深度。

综上所述，该井下液力推进装置与现有使用的液力推进器不同，不需要额外增加地面设备，通过自身独特的设计结构，利用上接管道内具有一定排量的液体，通过流体作用共产生了多组对该装置的向下推力，即可增加连续油管的下入深度。

Claims (8)

1.一种井下液力推进装置，包括装置本体(2)，其特征在于，装置本体(2)中心开设有轴向通孔(8)、外壁局部凸起形成有一环形凸台；在环形凸台上端面沿圆周方向开设有多条斜向通孔(8)下侧并与通孔(8)形成连通的第一过液孔道，且第一过液孔道上部内径大于下部内径；在环形凸台下端面沿圆周方向开设有多条与第一过液孔道一一对应并与第一过液孔道的大内径处形成连通的第二过液孔道(5)，第二过液孔道(5)与通孔(8)轴向平行且形成连通位置靠近第一过液孔道的变径处；通孔(8)上部内径大于下部内径，在靠近通孔(8)底部的内壁上设置并固定有用于阻隔液体自通孔(8)底端流出的挡板(6)。

2.根据权利要求1所述的井下液力推进装置，其特征在于，在环形凸台的侧壁上沿圆周方向加工为具有多排锯齿结构的阻流带(9)；相邻锯齿之间间距为5～30mm，每个锯齿长度为10～15mm。

3.根据权利要求1所述的井下液力推进装置，其特征在于，第一过液孔道的条数为2～8条，在环形凸台上端面沿圆周方向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的井下液力推进装置，其特征在于，第一过液孔道的上部内径为3～12mm、下部内径为1～6mm；第二过液孔道(5)的内径为6～20mm；通孔(8)的内径大于第一过液孔道、第二过液孔道(5)的内径。

5.根据权利要求1所述的井下液力推进装置，其特征在于，第一过液孔道与第二过液孔道(5)之间夹角为30～50°。

6.根据权利要求2所述的井下液力推进装置，其特征在于，阻流带(9)的锯齿顶端距离套管(10)内壁0.5～8mm。

7.根据权利要求2所述的井下液力推进装置，其特征在于，通孔(8)自大内径处至小内径处通过通孔(8)内壁向内收缩形成锥形过渡而成。

8.根据权利要求2所述的井下液力推进装置，其特征在于，装置本体(2)的通孔(8)顶端和底端内壁上均设有连接内螺纹。