CN108561092A

CN108561092A - 分流短节

Info

Publication number: CN108561092A
Application number: CN201810363794.6A
Authority: CN
Inventors: 张悦; 谢翠丽; 王锴
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2018-04-22
Filing date: 2018-04-22
Publication date: 2018-09-21

Abstract

本发明提出一种分流短节，包括第一管体，所述第一管体内设有相互连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设有增压泵组，所述第二腔室内设有沿所述第一管体径向设置的转动套，所述转动套上设有多个孔径不同的排流孔。通过增压泵组和转动套的设置，有效调整水眼内钻井液的流量和流速，提高井眼净化能力的同时有效的保护地层；通过控流通球的设置，进一步限定钻井液通道；通过增压单元的设置，可以平缓的补充压力；通过第一分流板和第二分流板的设置，可以有效的实现钻井液分流的自动调整。

Description

分流短节

技术领域

本发明涉及石油钻井工具，尤其涉及一种分流短节。

背景技术

我国海域广阔，深水油气资源丰富，深水油气资源的开发已逐渐成为热点问题，与陆地和滩浅海钻井相比，深水钻井环境更加复杂，易于出现常规陆上钻井难以克服的技术难题，在深水钻井过程中，泥浆从套管环空返至截面积显著增加的隔水管环空时，泥浆上返速度明显降低，岩屑举升效率下降甚至于不能满足正常携岩的要求。在这种情况下如果只是依靠提高海上平台的泵排量来提高隔水管段的环空钻井液上返速度，必然会受到泥浆密度窗口窄、井壁稳定性差等条件的限制，现有的分流短节，由于钻井过程中压力波动的原因，易导致使用时井底压力过大，这就急需一种可以提高井眼净化能力并能防止井底压力过大的分流工具，使其既能满足各井段的井眼净化要求，又不会造成过大的循环损失与冲刷。

发明内容

为解决现有技术中分流装置易导致井底压力过大的问题，本发明提出一种可以改善钻井循环，提高井眼净化能力的分流短节。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种分流短节，包括第一管体，所述第一管体内设有相互连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设有增压泵组，所述第二腔室内设有沿所述第一管体径向设置的转动套，所述转动套上设有多个孔径不同的排流孔。

优选的是，还包括第二管体以及由所述第二管体形成的第三腔室，所述第二管体上设有多个向上倾斜的通孔。

优选的是，还包括与所述连通第三腔室的控流通球，所述控流通球套设于所述转动套上，所述控流通球与所述第一管体固定连接。

优选的是，所述第一管体与所述第二管体之间还包括增压单元，所述增压单元包括与所述第一管体连接的气动组件，与所述气动组件连接的第一支撑盘，设于所述支撑盘远离所述气动组件一侧的弹性件，所述第一支撑盘上设有连通第二腔室和第三腔室的连通通道。

优选的是，所述增压单元包括与所述第二管体固定连接的第二支撑盘，所述弹性件设于所述第一支撑盘和所述第二支撑盘之间。

优选的是，所述增压单元还包括轴向可伸缩的内衬套，所述内衬套设于所述第一支撑盘和第二支撑盘之间。

优选的是，所述气动组件包括气缸，以及与所述第一支撑盘连接的气囊，所述气缸与所述气囊连接。

优选的是，所述第三腔室内还设有可沿所述第二管体周向方向相对旋转的第一分流板和第二分流板，所述第二分流板与所述第一分流板贴合设置，所述第一分流板上设有第一份流孔，所述第二分流板上设有第二分流孔。

优选的是，所述第三腔室内还设有用于增压的水泵。

优选的是，所述增压泵组包括相互连接的第一增压泵和第二增压泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

通过增压泵组和转动套的设置，有效调整水眼内钻井液的流量和流速，提高井眼净化能力的同时有效的保护地层；通过控流通球的设置，进一步限定钻井液通道；通过增压单元的设置，可以平缓的补充压力；通过第一分流板和第二分流板的设置，可以有效的实现钻井液分流的自动调整。

附图说明

图1为本发明一种分流短节的结构示意图；

图2为本发明所述分流短节的增压泵组的结构示意图；

图3为本发明所述分流短节的转动套的结构示意图；

图4为本发明所述分流短节的第一支撑盘的结构示意图；

图5为本发明所述分流短节的第一分流盘和第二分流盘的结构示意图。

以上各图中，1、第一管体；11、第一腔室；12、第二腔室；13、第一通流阀；14、隔板；141、第二通流阀；2、增压泵组；21、第一增压泵；22、第二增压泵；3、转动套；31、排流孔；4、第二管体；41、第三腔室；42、通孔；43、第一分流板；431、第一分流孔；44、第二分流板；441、第二分流孔；5、控流通球；6、增压单元；61、气动组件；611、气缸；612、气囊；62、第一支撑盘；621、连通通道；63、弹性件；64、第二支撑盘；65、内衬套；7、水泵。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参考图1，一种分流短节，包括第一管体1，所述第一管体1内设有相互连通的第一腔室11和第二腔室12，所述第一腔室11内设有增压泵组2，所述第二腔室12内设有沿所述第一管体径向设置的转动套3，所述转动套3上设有多个孔径不同的排流孔31。

通过所述增压泵组2和转动套3的设置，可以有效调整水眼内钻井液的流量和流速，提高井眼净化能力的同时有效的保护地层。

参考图1和图3，所述第一腔室11内设置增压泵组2，所述增压泵组2包括第一增压泵21和第二增压泵22，所述第一增压泵21和第二增压泵22相互连通，以实现双重增压，保证水眼内钻井液的压力，所述第一腔室11和第二腔室12通过第一通流阀13连通。

参考图1和图3，所述第二腔室12内设有转动套3，所述转动套3沿所述第一管体1的径向方向设置，所述转动套3可以所述第一管体1的径向方向为轴旋转，所述转动套3上设有孔径不同的排流孔31，通过设置不同孔径不同的排流孔31，可以实现对于钻井液流速的调整；所述转动套3外套设有控流通球5，所述控流通球5与所述第一管体1固定连接，所述转动套3可相对所述控流通球5转动，所述控流通球5设有钻井液通道，从而使第二腔室12内的钻井液都通过所述控流通球5进入第三腔室41，从而进一步调整流速；此外，在所述第一通流阀13和所述转动套3之间还设有隔板14，所述隔板14上设有第二通流发141，从而进一步调整流速。

参考图1、图4和图5，所述第一管体1下端连接有增压单元6，所述增压单元6包括气动组件61、第一支撑盘62、弹性件63、第二支撑盘64和内衬套65，所述气动组件61包括气缸611和气囊612，所述气缸611与气囊612连接，以使所述气缸611对所述气囊612进行充气；所述气囊612与所述第一支撑盘62连接，所述第一支撑盘62上设有用于钻井液流通的连通通道621；所述第一支撑盘62下端与弹性件63、内嵌套65连接，此处需要说明的是，所述第一支撑盘62可相对于所述内嵌套65沿所述第一管体1的轴向方向相对运动，并设有滑动密封，所述弹性件63为弹簧，环形均匀的分布在所述内嵌套65的周围；所述弹性件63下端与所述第二支撑盘64连接；通过所述气缸611、气囊612、弹性件63的设置，使所述第一支撑盘65相对于所述第二支撑盘64做往复运动，从而对所述内嵌套65内的钻井液进行稳定的增压。

参考图1，所述分流短节还包括设于所述第二支撑盘65下端的第二管体4，所述第二管体4内设有第三腔室41，所述第二管体4上还设有通孔42，所述通孔42相对于所述第二管体4的径向方向向上倾斜，此处优选为与所述第二管体4的轴向方向呈30度夹角，钻井液通过所述增压单元6增压后进入所述第三腔室41内；所述第三腔室41内设有第一分流板43和第二分流板44，所述第一分流板43和第二分流板44贴合设置，并可沿所述第二管体4的周向方向相对旋转，此处优选为所述第一分流板43为与所述第二管体4相对固定，所述第二分流板44可沿所述第二管体4的周向方向相对旋转，所述第一分流板43上设有第一分流孔431，所述第二分流板44上设有第二分流孔441，所述第一分流孔431与所述第二分流孔441呈“十”字型设置，所述通孔42、第一分流板43、第二分流板44相互配合，根据水眼内钻井液的流速和压力，自动调整通过所述通孔42流向环空的钻井液流量，并由于第一分流板43、第二分流板44的设置，进一步保证水眼内压力的稳定。

所述第三腔室41内还设有水泵7，以便于根据水眼内压力情况进一步调整，以免水眼内压力过大或过小，从而在提高环空净化能力的同时，进一步保证了井底安全。

本发明所述分流短节在使用时，钻井液首先进入所述第一腔室11，在增压泵组2的作用下，对钻井液进行第一次增压，提高钻井液流速和压力，通过所述第一通流阀13进入所述第二腔室12内，通过第二通流发14后进入所述控流通球5内，通过转动套3时对钻井液流量进行调整，随后在所述增压组件6出进行二次增压，再一次调整钻井液的流速和压力，随后钻井液进入第三腔室41，通过所述第一分流板43和第二分流板44的设置，对钻井液的流速进一步调整，与通孔42配合，实现对进入环空钻井液流量的自动调整，随后通过所述水泵7进行进一步增压，从而实现了在提高环空净化能力的同时保证了地层安全。

通过增压泵组2和转动套3的设置，有效调整水眼内钻井液的流量和流速，提高井眼净化能力的同时有效的保护地层；通过控流通球5的设置，进一步限定钻井液通道；通过增压单元6的设置，可以平缓的补充压力；通过第一分流板43和第二分流板44的设置，可以有效的实现钻井液分流的自动调整。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种分流短节，包括第一管体，其特征在于：所述第一管体内设有相互连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设有增压泵组，所述第二腔室内设有沿所述第一管体径向设置的转动套，所述转动套上设有多个孔径不同的排流孔。

2.根据权利要求1所述的分流短节，其特征在于：还包括第二管体以及由所述第二管体形成的第三腔室，所述第二管体上设有多个向上倾斜的通孔。

3.根据权利要求2所述的分流短节，其特征在于：还包括与所述连通第三腔室的控流通球，所述控流通球套设于所述转动套上，所述控流通球与所述第一管体固定连接。

4.根据权利要求2所述的分流短节，其特征在于：所述第一管体与所述第二管体之间还包括增压单元，所述增压单元包括与所述第一管体连接的气动组件，与所述气动组件连接的第一支撑盘，设于所述支撑盘远离所述气动组件一侧的弹性件，所述第一支撑盘上设有连通第二腔室和第三腔室的连通通道。

5.根据权利要求4所述的分流短节，其特征在于：所述增压单元包括与所述第二管体固定连接的第二支撑盘，所述弹性件设于所述第一支撑盘和所述第二支撑盘之间。

6.根据权利要求5所述的分流短节，其特征在于：所述增压单元还包括轴向可伸缩的内衬套，所述内衬套设于所述第一支撑盘和第二支撑盘之间。

7.根据权利要求4所述的分流短节，其特征在于：所述气动组件包括气缸，以及与所述第一支撑盘连接的气囊，所述气缸与所述气囊连接。

8.根据权利要求2所述的分流短节，其特征在于：所述第三腔室内还设有可沿所述第二管体周向方向相对旋转的第一分流板和第二分流板，所述第二分流板与所述第一分流板贴合设置，所述第一分流板上设有第一份流孔，所述第二分流板上设有第二分流孔。

9.根据权利要求2所述的分流短节，其特征在于：所述第三腔室内还设有用于增压的水泵。

10.根据权利要求1所述的分流短节，其特征在于：所述增压泵组包括相互连接的第一增压泵和第二增压泵。