CN111075772B - 用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，包括泵体以及分别安装在泵体内的钻井液导流部件、喉管、扩散管和压力阀，钻井液导流部件安装泵体的下端，扩散管安装在泵体的上端，喉管安装在钻井液导流部件与扩散管之间，压力阀安装在扩散管的顶部出口处；钻井液导流部件的钻井液入口横截面积大于钻井液导流部件的钻井液出口横截面积，钻井液出口与喉管的流体入口流体导通，喉管的流体出口与扩散管的流体入口流体导通，喉管的横截面积小于扩散管的横截面积；来自地面的洗井清水与喉管的流体入口流体导通。本申请反循环射流泵运动部件少，结构简单，工作可靠，有自吸能力，可用于地面预注浆工程中，返排地层残留钻井液，抽水试验。

Description

用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵

技术领域

本发明涉及地面预注浆工程技术领域。具体地说是用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵。

背景技术

地面预注浆工程中，注浆孔在钻孔过程中，有时会漏失大量的钻井液到地层中。这些钻井液化学成分复杂，往往具有一定的粘度，腐蚀性、毒性等，地层中残留的钻井液与注浆浆液混合后，会改变注浆浆液的化学特性，降低浆液的胶结质量，对注浆效果产生不利影响。为提高注浆质量，减少地层中钻井液的残留，需要一套专门的设备在钻孔完毕及注浆之前将地层中残留的钻井液抽吸出来。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，包括泵体以及分别安装在所述泵体内的钻井液导流部件、喉管、扩散管和压力阀，所述钻井液导流部件安装所述泵体的下端，所述扩散管安装在所述泵体的上端，所述喉管安装在所述钻井液导流部件与所述扩散管之间，所述压力阀安装在所述扩散管的顶部出口处；所述钻井液导流部件的钻井液入口横截面积大于所述钻井液导流部件的钻井液出口横截面积，所述钻井液出口与所述喉管的流体入口流体导通，所述喉管的流体出口与所述扩散管的流体入口流体导通，所述喉管的横截面积小于所述扩散管的横截面积；来自地面的洗井清水与所述喉管的流体入口流体导通。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述钻井液导流部件包括钻井液导流喇叭口、环空管和喷嘴，所述钻井液导流喇叭口的小头端与所述环空管的流体入口流体导通，所述环空管的流体出口与所述喷嘴的流体入口流体导通；所述钻井液导流喇叭口的大头端为所述钻井液入口且朝向所述泵体下方；所述喷嘴的流体出口为所述钻井液出口。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述喉管的上端与所述扩散管的下端流体导通，所述喉管的下端向下延伸出一个清水引流喇叭口，所述清水引流喇叭口的上端为小头端且与所述喉管连通，所述清水引流喇叭口的下端为大头端，并且所述环空管和所述喷嘴位于所述清水引流喇叭口大头端的空腔内。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述喷嘴位于所述喉管的正下方且所述喷嘴的流体出口正对所述喉管的流体入口。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述泵体通过泵外壁扶正器作用在套管内，所述泵体与所述套管之间的环形空腔为高压泵送通道；所述泵体的泵体壁上开设有清水流入口；所述清水引流喇叭口的大头端与所述高压泵送通道通过所述清水流入口流体导通；来自地面的洗井清水与所述高压泵送通道流体导通。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述压力阀包括阀板、阀弹簧和孔板，所述孔板固定安装在所述泵体内且位于所述扩散管的正上方，所述阀弹簧的上端与所述孔板固定连接，所述阀弹簧的下端与所述阀板固定连接，所述阀弹簧将所述阀板抵顶在所述扩散管的顶部出口处。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述扩散管的外壁与所述泵体的内壁固定连接。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述钻井液导流喇叭口的大头端下部的所述泵体的内壁上设有第一螺纹，反循环射流泵的下端通过所述第一螺纹与下部止浆塞螺纹连接；所述钻井液导流喇叭口的大头端与所述泵体的内壁之间液封固定连接。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述清水引流喇叭口的大头端的四周与所述泵体的内壁液封固定连接。

上述用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，所述孔板的上部的所述泵体的内壁上设有第二螺纹，反循环射流泵的上端通过所述第二螺纹与上部钻杆螺纹连接。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

本申请的反循环射流泵运动部件少，结构简单，工作可靠。通过设置钻井液导流部件与清水引流喇叭口，使得自清水流入口至喷嘴处的空间迅速减少，清水流速突然增大，喷嘴后方以及环空管和钻井液导流喇叭口内形成负压，产生自吸的能力，诱导地层中残留的钻井液向喷嘴处流动，使得钻井液和清水在喷嘴与喉管之间的空间混合形成混合液进入到扩散管内。同时设计喉管的横截面积小于扩散管的横截面积，空间突然扩大，混合液流速突然降低，混合液的动能转换成压能，从而将混合液体压出泵体，流入钻杆，从而实现自吸式的返排地层残留钻井液。

本申请的反循环射流泵加工容易和便于综合利用，可用于地面预注浆工程中，返排地层残留钻井液，抽水试验等。

附图说明

图1本发明用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵的剖面结构示意图；

图2本发明用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵的俯视示意图；

图3本发明用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵的工作状态结构示意图；

图4本发明用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵与钻杆和止浆塞连接的工作状态结构示意图。

图中附图标记表示为：1-溢流口；2-阀弹簧；3-阀板；4-扩散管的顶部出口；5-扩散管内壁；6-扩散管内腔；7-泵体；8-泵外壁扶正器；9-套管；10-喉管；11-喷嘴；12-清水流入口；13-扩散管；14-钻井液入口；15-钻井液出口；16-钻井液导流喇叭口；17-环空管；18-清水引流喇叭口；19-孔板；20-第一螺纹；21-高压泵送通道；22-第二螺纹；100-反循环射流泵；200-钻杆；300-止浆塞。

具体实施方式

如图1和图2所示：用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，包括泵体7以及分别安装在所述泵体7内的钻井液导流部件、喉管10、扩散管13和压力阀，所述钻井液导流部件安装所述泵体7的下端，所述扩散管13安装在所述泵体7的上端，所述喉管10安装在所述钻井液导流部件与所述扩散管13之间，所述压力阀安装在所述扩散管13的顶部出口处；所述钻井液导流部件的钻井液入口14横截面积大于所述钻井液导流部件的钻井液出口15横截面积，所述钻井液出口15与所述喉管10的流体入口流体导通，所述喉管10的流体出口与所述扩散管13的流体入口流体导通，所述喉管10的横截面积小于所述扩散管13的横截面积；来自地面的洗井清水与所述喉管10的流体入口流体导通。

所述钻井液导流部件包括钻井液导流喇叭口16、环空管17和喷嘴11，所述钻井液导流喇叭口16的小头端与所述环空管17的流体入口流体导通，所述环空管17的流体出口与所述喷嘴11的流体入口流体导通；所述钻井液导流喇叭口16的大头端为所述钻井液入口14且朝向所述泵体7下方；所述喷嘴11的流体出口为所述钻井液出口15。

所述喷嘴11位于所述喉管10的正下方且所述喷嘴11的流体出口正对所述喉管10的流体入口。

所述扩散管13的外壁与所述泵体7的内壁固定连接。

来自地层中的钻井液，可以依次通过钻井液导流喇叭口16、环空管17和喷嘴11进入扩散管13内。

所述喉管10的上端与所述扩散管13的下端流体导通，所述喉管10的下端向下延伸出一个清水引流喇叭口18，所述清水引流喇叭口18的上端为小头端且与所述喉管10连通，所述清水引流喇叭口18的下端为大头端，并且所述环空管17和所述喷嘴11位于所述清水引流喇叭口18大头端的空腔内。

所述清水引流喇叭口18的大头端的四周与所述泵体7的内壁液封固定连接。

所述泵体7通过泵外壁扶正器8作用在套管9内，所述泵体7与所述套管9之间的环形空腔为高压泵送通道21；所述泵体7的泵体壁上开设有清水流入口12；所述清水引流喇叭口18的大头端与所述高压泵送通道21通过所述清水流入口12流体导通；来自地面的洗井清水与所述高压泵送通道21流体导通。

在地面设备加压下，高速流动的清水由高压泵送通道21，通过清水流入口12进入清水引流喇叭口18与钻井液导流部件所构成的空腔内，然后与从喷嘴11吸出的钻井液混合后，自喉管10进入扩散管内腔6。

所述压力阀包括阀板3、阀弹簧2和孔板19，所述孔板19固定安装在所述泵体7内且位于所述扩散管13的正上方，所述阀弹簧2的上端与所述孔板19固定连接，所述阀弹簧2的下端与所述阀板3固定连接，所述阀弹簧2将所述阀板3抵顶在所述扩散管13的顶部出口处。

所述钻井液导流喇叭口16的大头端下部的所述泵体7的内壁上设有第一螺纹20，反循环射流泵的下端通过所述第一螺纹20与下部止浆塞螺纹连接；所述钻井液导流喇叭口16的大头端与所述泵体7的内壁之间液封固定连接。

所述孔板19的上部的所述泵体7的内壁上设有第二螺纹22，反循环射流泵的上端通过所述第二螺纹22与上部钻杆200螺纹连接。

具体的工作流程如下：

1、反循环射流泵100与钻杆200和止浆塞300连接：

如图4所示，反循环射流泵100的顶端通过第二螺纹22与钻杆200螺纹连接，反循环射流泵100的底端通过第一螺纹20与KWS型止浆塞300连接。将钻杆200下放至指定的层位后，通过井口操作钻杆200使止浆塞300在套管9内坐封，止浆塞300坐封成功后，反循环射流泵100即可进行供水加压工作。

2、反循环射流泵100工作

如图3所示，在地面设备加压下，高速流动的清水由地面设备从钻杆100和套管9之间的高压泵送通道21输送到反循环射流泵100的下放位置，清水由泵体7上的清水流入口12进入泵体7，再从清水引流喇叭口18与钻井液导流部件所构成的空腔，流至喷嘴11，清水引流喇叭口18与钻井液导流部件所构成的空腔自清水流入口12至喷嘴11处的空间迅速减少，使得清水流过空间急剧减小，流速突然变大，从喷嘴11四周喷出，喷嘴11后方与环空管17的空间形成负压，产生吸力，诱导地层中残留的钻井液通过钻井液导流喇叭口16和环空管17向喷嘴11处流动，残留钻井液从钻井液出口15处喷出后，与清水在喷嘴11与喉管10之间的空间混合形成混合液，混合液在喉管10内高速流动，通过扩散管13的流体入口进入扩散管13时，由于所述喉管10的横截面积小于所述扩散管13的横截面积，空间突然扩大，混合液流速突然降低，此时混合液的动能向压能转换，使得混合流体能够有一定的压能，混合液的液面在扩散管内腔6内不断升高，将阀板3顶开，混合液流出扩散管内腔6，再经孔板19上的溢流口1流出泵体7，进而流入钻杆200内，混合液被举升到地面，从而完成地层中残留钻井液的反循环射流。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (6)

1.用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，其特征在于，包括泵体（7）以及分别安装在所述泵体（7）内的钻井液导流部件、喉管（10）、扩散管（13）和压力阀，所述钻井液导流部件安装在所述泵体（7）的下端，所述扩散管（13）安装在所述泵体（7）的上端，所述喉管（10）安装在所述钻井液导流部件与所述扩散管（13）之间，所述压力阀安装在所述扩散管（13）的顶部出口处；所述钻井液导流部件的钻井液入口（14）横截面积大于所述钻井液导流部件的钻井液出口（15）横截面积，所述钻井液出口（15）与所述喉管（10）的流体入口流体导通，所述喉管（10）的流体出口与所述扩散管（13）的流体入口流体导通，所述喉管（10）的横截面积小于所述扩散管（13）的横截面积；来自地面的洗井清水与所述喉管（10）的流体入口流体导通；

所述钻井液导流部件包括钻井液导流喇叭口（16）、环空管（17）和喷嘴（11），所述钻井液导流喇叭口（16）的小头端与所述环空管（17）的流体入口流体导通，所述环空管（17）的流体出口与所述喷嘴（11）的流体入口流体导通；所述钻井液导流喇叭口（16）的大头端为所述钻井液入口（14）且朝向所述泵体（7）下方；所述喷嘴（11）的流体出口为所述钻井液出口（15）；

所述喉管（10）的上端与所述扩散管（13）的下端流体导通，所述喉管（10）的下端向下延伸出一个清水引流喇叭口（18），所述清水引流喇叭口（18）的上端为小头端且与所述喉管（10）连通，所述清水引流喇叭口（18）的下端为大头端，并且所述环空管（17）和所述喷嘴（11）位于所述清水引流喇叭口（18）大头端的空腔内；所述喷嘴（11）位于所述喉管（10）的正下方且所述喷嘴（11）的流体出口正对所述喉管（10）的流体入口；

所述泵体（7）通过泵外壁扶正器（8）作用在套管（9）内，所述泵体（7）与所述套管（9）之间的环形空腔为高压泵送通道（21）；所述泵体（7）的泵体壁上开设有清水流入口（12）；所述清水引流喇叭口（18）的大头端与所述高压泵送通道（21）通过所述清水流入口（12）流体导通；来自地面的洗井清水与所述高压泵送通道（21）流体导通。

2.根据权利要求1所述的用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，其特征在于，所述压力阀包括阀板（3）、阀弹簧（2）和孔板（19），所述孔板（19）固定安装在所述泵体（7）内且位于所述扩散管（13）的正上方，所述阀弹簧（2）的上端与所述孔板（19）固定连接，所述阀弹簧（2）的下端与所述阀板（3）固定连接，所述阀弹簧（2）将所述阀板（3）抵顶在所述扩散管（13）的顶部出口处。

3.根据权利要求1所述的用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，其特征在于，所述扩散管（13）的外壁与所述泵体（7）的内壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，其特征在于，所述钻井液导流喇叭口（16）的大头端下部的所述泵体（7）的内壁上设有第一螺纹（20），反循环射流泵的下端通过所述第一螺纹（20）与下部止浆塞螺纹连接；所述钻井液导流喇叭口（16）的大头端与所述泵体（7）的内壁之间液封固定连接。

5.根据权利要求1所述的用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，其特征在于，所述清水引流喇叭口（18）的大头端的四周与所述泵体（7）的内壁液封固定连接。

6.根据权利要求2所述的用于地面预注浆返排地层中残留钻井液的反循环射流泵，其特征在于，所述孔板（19）的上部的所述泵体（7）的内壁上设有第二螺纹（22），反循环射流泵的上端通过所述第二螺纹（22）与上部钻杆（200）螺纹连接。

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