CN109403883A - 一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田开发固井作业的技术领域，尤其涉及一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋及使用方法。本发明通过本体、旋转导向头、缓沉球、过流板和用于调节本体和旋转导向头间的松紧配合度的调节圈的方案设置设计，是本发明适用于长水平段的水平井固井施工，既保证了套管与井筒相互连通，无需定期灌浆，又能使下套管作业连续进行，防止了钻井液倒返至钻台面的套管附件。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发固井作业的技术领域，尤其涉及一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋及使用方法。
背景技术
随着油田开发的需要，水平井、大斜度井在油气田勘探开发领域应用日趋广泛。水平井、大斜度井在完井后的下套管作业过程中，套管刮削井壁岩石与泥砂，容易形成套管堵塞以及下入受阻等现象，在复杂的断层环境中，管串遭遇井底断层的台阶，不易下入，当井筒出现砂桥时，很难清理。经常造成起套管作业时，造成人力物力的巨大损失。现有技术中的旋转引鞋为水力旋转引鞋，由于导流孔与套管完全相连通，在下放套管过程中井筒内钻井液通过导流孔进入套管，返出至钻机井架的钻台面，污染井架，为环保和清洁施工作业带来诸多问题。
发明内容
本发明提供了一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋及使用方法，目的是提供一种既能保证套管与井筒相互连通，无需定期灌浆，又能使下套管作业连续进行，防止钻井液倒返至钻台面的装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，包括
本体，具有腔体的柱状结构，上部侧壁上分别开有第一导流孔和第一轴承孔，下端口外侧壁开有螺纹；
旋转导向头，侧壁上分别开有与第一导流孔匹配的第二导流孔，与第一轴承孔匹配的第二轴承孔，用轴承通过第一轴承孔和第二轴承孔可旋转的套接在本体的上部；
节流球座，中间具有通孔的柱状结构，连接在本体腔体底部内侧壁上，节流球座的外径与本体腔体内径匹配；
缓沉球，放置在节流球座与过流板形成的空腔内；
过流板，位于缓沉球上方，其侧壁与本体腔体内壁连接；
调节圈，与本体外侧壁可旋转连接，其上端内侧壁与旋转导向头(7)的下端外侧壁接触，用于调节本体和旋转导向头间的松紧配合度。
所述的本体是由一体结构的两段圆柱组成的具有中空腔体的柱体，上段圆柱体的外径小于下段圆柱体的外径，上段圆柱体的外侧壁底部开有螺纹，通过螺纹与调节圈连接；本体的中空内腔分为上中下三段，所述的节流球座连接在本体中段腔体底部的内侧壁上，所述的过流板连接在本体中段腔体上部的内侧壁上。
所述的本体的中空内腔的上中下三段的内径依次增大，上段和中段两段内腔的衔接处内径逐渐增大。
所述的旋转导向头的前端有偏心夹角为30°-45°的上引导面和下引导面；在旋转导向头总长靠近最前端的1/3处倒130-17°的左引导面和右引导面，各引导面之间的棱角圆滑。
所述的旋转导向头外表面开有多条均匀分布的参数相同的螺旋导流槽，导流槽内开有与本体匹配的第二导流孔。
所述的螺旋导流槽均匀分布的开有5条，螺旋导流槽的螺旋导程为1500-2000mm，螺旋导流槽宽度为50-60mm。
所述的螺旋导流槽的槽底或导流槽的横截面切线方向的槽壁上开有第二导流孔。
所述的节流球座的中间通孔至少分为上下两段，上段通孔的内侧壁的内径是上大下小，使节流球座的上端形成锥形空间，在节流球座锥形空间的内侧壁上开有节流槽。
所述的节流槽在锥形空间的内侧壁上均匀布设。
所述的缓沉球的球体平均密度是2.0～2.5g/cm3，所述的缓沉球是空心金属球、胶木球或者复合材料的球体。
有益效果：
本发明通过上部侧壁上分别开有第一导流孔和第一轴承孔且具有腔体的柱状结构的本体；侧壁上分别开有与第一导流孔匹配的第二导流孔，与第一轴承孔匹配的第二轴承孔，用轴承通过第一轴承孔和第二轴承孔可旋转的套接在本体的上部的旋转导向头；中间具有通孔的柱状结构，连接在本体腔体底部内侧壁上，外径与本体腔体内径匹配的流球座；与流球座上表面接触的缓沉球；位于设置在缓沉球上方，其侧壁与本体腔体内壁连接的过流板；与本体外侧壁可旋转连接，其上端内侧壁与旋转导向头的下端外侧壁接触，用于调节本体和旋转导向头间的松紧配合度的调节圈的方案设置设计，适用于长水平段的水平井固井施工，既保证了套管与井筒相互连通，无需定期灌浆，又能使下套管作业连续进行，防止了钻井液倒返至钻台面的套管附件。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意；
图2是本发明旋转导向头结构示意；
图3是本发明旋转导向头主视剖面图；
图4是本发明节流球座结构示意；
图5是本发明节流球座侧视剖面图。
图中，1-本体；2-节流球座；3-缓沉球；4-过流板；5-调节圈；6-轴承；7-旋转导向头；8-螺旋导流槽；9-节流槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
根据图1-5所示的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，包括
本体1，具有腔体的柱状结构，上部侧壁上分别开有第一导流孔和第一轴承孔，下端口外侧壁开有螺纹；
旋转导向头7，侧壁上分别开有与第一导流孔匹配的第二导流孔，与第一轴承孔匹配的第二轴承孔，用轴承6通过第一轴承孔和第二轴承孔可旋转的套接在本体1的上部；
流球座2，中间具有通孔的柱状结构，连接在本体1腔体底部内侧壁上，流球座2的外径与本体1腔体内径匹配；
缓沉球3，放置在节流球座2与过流板4形成的空腔内；
过流板4，位于缓沉球3上方，其侧壁与本体1腔体内壁连接；
调节圈5，与本体1外侧壁可旋转连接，其上端内侧壁与旋转导向头7的下端外侧壁接触，用于调节本体1和旋转导向头7间的松紧配合度。
在实际使用时，本体1与旋转导向头7进行装配时，先将旋转导向头7套在本体1上，然后通过第一轴承孔和第二轴承孔灌入轴承6，然后通过螺帽封堵安装孔，将本体1与旋转导向头7通过轴承6连接为一体，旋转导向头7在以轴承6为限位平面的本体1上沿轴向可自由旋转。本体1的下端外侧壁开有与连接套管公扣螺纹配合的母扣螺纹，便于施工时的设备连接。在下套管的过程中，如果出现遇台阶面下放困难或卡阻，通过本发明的旋转导向头7的上下活动、旋转或边上下活动边旋转，改变其角度，引导套管的安全顺利下入；旋转导向头7旋转时，钻井液携带缓沉球3向上运动，在节流球座2处被限位，此时只有部分钻井液通过缓沉球3与节流球座2形成的节流通道，从而避免了快速下放套管串时引起的钻井液倒返至钻机井架的钻台面，污染井架。当在连接下一根套管时，缓沉球3自动下沉，落在现有技术的过流板4上，此时套管串内的通道完全连通。
本发明通过上部侧壁上分别开有第一导流孔和第一轴承孔且具有腔体的柱状结构的本体；侧壁上分别开有与第一导流孔匹配的第二导流孔，与第一轴承孔匹配的第二轴承孔，用轴承通过第一轴承孔和第二轴承孔可旋转的套接在本体的上部的旋转导向头；中间具有通孔的柱状结构，连接在本体腔体底部内侧壁上，外径与本体腔体内径匹配的流球座；放置在节流球座与过流板形成的空腔内；位于设置在缓沉球上方，其侧壁与本体腔体内壁连接的过流板；与本体外侧壁可旋转连接，其上端内侧壁与旋转导向头的下端外侧壁接触，用于调节本体和旋转导向头间的松紧配合度的调节圈的方案设置设计，适用于长水平段的水平井固井施工，既保证了套管与井筒相互连通，无需定期灌浆，又能使下套管作业连续进行，防止了钻井液倒返至钻台面的套管附件。
实施例二：
根据图1所示的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，与实施例一不同之处在于：所述的本体1是由一体结构的两段圆柱组成的具有中空腔体的柱体，上段圆柱体的外径小于下段圆柱体的外径，上段圆柱体的外侧壁底部开有螺纹，通过螺纹与调节圈5连接；本体1的中空内腔分为上中下三段，所述的流球座2连接在本体1中段腔体底部的内侧壁上，所述的过流板4连接在本体1中段腔体上部的内侧壁上。
优选的是所述的本体1的中空内腔的上中下三段的内径依次增大，上段和中段两段内腔的衔接处内径逐渐增大。
在实际使用时，本体1上段圆柱体的外侧壁底部开有的螺纹，用于将本体1与调节圈5相连接，通过调整调节圈5来调节本体1和旋转导向头7的配合松紧度，使其有较好的下放效果。上段和中段两段内腔的衔接处内径逐渐增大的结构设计，起到变径过渡的作用，同时也有限位的作用。本发明的设计方案，不仅便于安装，而且在具体实施时效果较好。
实施例三：
根据图1-3所示的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，与实施例一不同之处在于：所述的旋转导向头7的前端有偏心夹角为30°-45°的上引导面和下引导面；在旋转导向头总长靠近最前端的1/3处倒130-17°的左引导面和右引导面，各引导面之间的棱角圆滑。
在实际使用时，旋转导向头7的前端有带有偏心夹角为30°-45°的上引导面和下引导面，也可以是其它锐角，且角度的中线不在剖面的中线上。上引导面为在旋转导向头总长靠近最前端的2/5处倒45°角；下引导面为在旋转导向头总长靠近最前端的1/5处倒30°角。本发明的设计方案，上下活动或开泵循环时，旋转导向头转动更轻松，角度调整更自由，更有利于引导套管下入。
实施例四：
根据图1-3所示的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，与实施例三不同之处在于：所述的旋转导向头7外表面开有多条均匀分布的参数相同的螺旋导流槽8，导流槽内开有与本体1匹配的第二导流孔。
所述的螺旋导流槽8均匀分布的开有5条，螺旋导流槽8的螺旋导程为1500-2000mm，螺旋导流槽8宽度为50-60mm。
所述的螺旋导流槽8的槽底或导流槽的横截面切线方向的槽壁上开有第二导流孔。
在实际使用时，旋转导向头7的外表面开有螺旋导流槽8及螺旋导流槽8上设置第二导流孔，开泵时流体从第二导流孔流出产生反推力，以达到使旋转导向头7调整角度的目的，引导套管的安全顺利下入；旋转导向头7上的第二导流孔与套管完全相连通，在下放套管过程中，井筒内钻井液通过第二导流孔进入套管，钻井液携带缓沉球3向上运动，在节流球座2处被限位，此时只有部分钻井液通过缓沉球3与节流球座2形成的节流通道，从而避免了快速下放套管串时引起的钻井液倒返至钻机井架的钻台面，污染井架，为环保和清洁施工作业带来的问题。当在连接下一根套管时，缓沉球3自动下沉，落在过流板4上，此时套管串内的通道完全连通。
此种结构方便加工且能提供有效的过流面积，利于钻井液循环，并提供可靠的反推力，推动旋转导向头7旋转。
实施例五：
根据图1图4和图5所示的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，与实施例一不同之处在于：所述的节流球座2的中间通孔至少分为上下两段，上段通孔的内侧壁的内径是上大下小，使节流球座2的上端形成锥形空间，在节流球座2锥形空间的内侧壁上开有节流槽9。
优选的是所述的节流槽9在锥形空间的内侧壁上均匀布设。
在实际使用时，在下放套管过程中井筒内钻井液通过循环孔进入套管，钻井液携带缓沉球3向上运动，在节流球座2处被限位，此时只有部分钻井液通过缓沉球3与节流球座2形成的节流通道，从而避免了快速下放套管串时引起的钻井液倒返至钻机井架的钻台面，污染井架，避免了施工给环保和清洁作业带来的各种问题。
实施例六：
根据图1所示的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，与实施例一不同之处在于：所述的缓沉球3的球体平均密度是2.0～2.5g/cm3；所述的缓沉球3是空心金属球、胶木球或者复合材料的球体。
在实际使用时，缓沉球3放置在节流球座2上。在下放套管过程中井筒内钻井液通过第二导流孔进入套管，钻井液携带缓沉球3向上运动，在节流球座2处被限位，此时只有部分钻井液通过缓沉球3与节流球座2形成的节流通道，从而避免了快速下放套管串时引起的钻井液倒返至钻机井架的钻台面，污染井架，避免了施工给环保和清洁施工作业带来的问题。当在连接下一根套管时，缓沉球3自动下沉，落在现有技术的过流板4上，此时套管串内的通道完全连通。
缓沉球3的球体平均密度是2.0～2.5g/cm3，比常规钻井液的密度稍大，在钻井液冲击作用下，可轻易与节流球座内表面接触，形成节流通道。当无钻井液冲击时，可由密度差作用缓慢下沉，落在过流板上。缓沉球3采用空心金属球、胶木球或者复合材料的球体，强度高，可靠性好，可耐反复冲击。
综上所述，本发明通过上部侧壁上分别开有第一导流孔和第一轴承孔且具有腔体的柱状结构的本体；侧壁上分别开有与第一导流孔匹配的第二导流孔，与第一轴承孔匹配的第二轴承孔，用轴承通过第一轴承孔和第二轴承孔可旋转的套接在本体的上部的旋转导向头；中间具有通孔的柱状结构，连接在本体腔体底部内侧壁上，外径与本体腔体内径匹配的流球座；与流球座上表面接触的缓沉球；位于设置在缓沉球上方，其侧壁与本体腔体内壁连接的过流板；与本体外侧壁可旋转连接，其上端内侧壁与旋转导向头的下端外侧壁接触，用于调节本体和旋转导向头间的松紧配合度的调节圈的方案设置设计，适用于长水平段的水平井固井施工，既保证了套管与井筒相互连通，无需定期灌浆，又能使下套管作业连续进行，防止了钻井液倒返至钻台面的套管附件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“ 第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：包括
本体（1），具有腔体的柱状结构，上部侧壁上分别开有第一导流孔和第一轴承孔，下端口外侧壁开有螺纹；
旋转导向头(7)，侧壁上分别开有与第一导流孔匹配的第二导流孔，与第一轴承孔匹配的第二轴承孔，用轴承（6）通过第一轴承孔和第二轴承孔可旋转的套接在本体（1）的上部；
节流球座（2），中间具有通孔的柱状结构，连接在本体（1）腔体底部内侧壁上，节流球座（2）的外径与本体（1）腔体内径匹配；
缓沉球（3），放置在节流球座（2）与过流板（4）形成的空腔内；
过流板（4），位于缓沉球（3）上方，其侧壁与本体（1）腔体内壁连接；
调节圈（5），与本体（1）外侧壁可旋转连接，其上端内侧壁与旋转导向头(7)的下端外侧壁接触，用于调节本体（1）和旋转导向头（7）间的松紧配合度。
2.如权利要求1所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的本体（1）是由一体结构的两段圆柱组成的具有中空腔体的柱体，上段圆柱体的外径小于下段圆柱体的外径，上段圆柱体的外侧壁底部开有螺纹，通过螺纹与调节圈（5）连接；本体（1）的中空内腔分为上中下三段，所述的节流球座（2）连接在本体（1）中段腔体底部的内侧壁上，所述的过流板（4）连接在本体（1）中段腔体上部的内侧壁上。
3.如权利要求2所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的本体（1）的中空内腔的上中下三段的内径依次增大，上段和中段两段内腔的衔接处内径逐渐增大。
4.如权利要求1所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的旋转导向头（7）的前端有偏心夹角为30°-45°的上引导面和下引导面；在旋转导向头总长靠近最前端的1/3处倒130-17°的左引导面和右引导面，各引导面之间的棱角圆滑。
5.如权利要求1或4所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的旋转导向头（7）外表面开有多条均匀分布的参数相同的螺旋导流槽（8），导流槽内开有与本体（1）匹配的第二导流孔。
6.如权利要求5所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的螺旋导流槽（8）均匀分布的开有5条，螺旋导流槽（8）的螺旋导程为1500-2000mm，螺旋导流槽（8）宽度为50-60mm。
7.如权利要求5所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的螺旋导流槽（8）的槽底或导流槽的横截面切线方向的槽壁上开有第二导流孔。
8.如权利要求1所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的节流球座（2）的中间通孔至少分为上下两段，上段通孔的内侧壁的内径是上大下小，使节流球座（2）的上端形成锥形空间，在节流球座（2）锥形空间的内侧壁上开有节流槽（9）。
9.如权利要求8所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的节流槽（9）在锥形空间的内侧壁上均匀布设。
10.如权利要求1或8所述的一种下套管作业专用节流防倒返旋转引鞋，其特征在于：所述的缓沉球（3）的球体平均密度是2.0～2.5g/cm3，所述的缓沉球（3）是空心金属球、胶木球或者复合材料的球体。
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2018
- 2018-12-26 CN CN201811602160.8A patent/CN109403883A/zh active Pending
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