CN115075771A - 振动固井工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种振动固井工具，包括：振动模块，包括振动本体和振动腔体，所述振动本体为筒形结构，所述振动腔体置于所述振动本体内，用于产生自激振动；划眼模块，包括划眼外筒以及设置于所述划眼外筒内的心轴，所述划眼外筒与所述振动本体连接，所述心轴上套设有若干涡轮转子和涡轮定子；引鞋，与所述心轴可拆卸连接。采用该工具能够解决固井过程中环空带压、环空气窜、固井质量差等难题，提高了固井质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种振动固井工具，属于油气田钻完井技术领域。
背景技术
随着油气行业的持续发展，大位移井及水平井占比越来越高，导致固井难度越来越大，固井技术水平的高低直接影响着油气田建井的质量、生产采收能力、使用寿命及使用次数等综合效益。当固井质量差时就极易发生井塞，井漏，井喷等故障，这种故障会导致部分复杂底层易塌易漏，油气水层泄露，各个物质层之间物质串层，井口堵塞等现象发生。
振动固井是在下套管、注灰、顶替和候凝的过程中，釆用机械振动、液压或空气脉冲、水力冲击等手段，产生振动波作用于套管、钻井液和固井液来提高固井质量的一项新技术。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种振动固井工具，采用该工具能够解决固井过程中环空带压、环空气窜、固井质量差等难题，提高了固井质量。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种振动固井工具，包括：
振动模块，包括振动本体和振动腔体，所述振动本体为筒形结构，所述振动腔体置于所述振动本体内，用于产生自激振动；
划眼模块，包括划眼外筒以及设置于所述划眼外筒内的心轴，所述划眼外筒与所述振动本体连接，所述心轴上套设有若干涡轮转子和涡轮定子；
引鞋，与所述心轴可拆卸连接。
所述的振动固井工具，优选地，所述振动腔体的上方覆盖有盖板，所述盖板通过螺栓与所述振动腔体紧固连接。
所述的振动固井工具，优选地，所述振动腔体内设置有两个沿其轴向延伸且对称布置的三角形凸起块，两所述三角形凸起块靠近所述振动腔体轴向的侧面共同限定出一个梯形腔体。
所述的振动固井工具，优选地，所述梯形腔体的的尺寸从流体流入方向逐渐向流体流出方向变大。
所述的振动固井工具，优选地，所述划眼模块还包括转子压冒，所述涡轮转子通过所述转子压冒安装在所述心轴上，所述涡轮转子相对于所述心轴固定。
所述的振动固井工具，优选地，所述心轴上设置有一环形凸起和用于流体通过的通孔，若干所述涡轮转子组成转子组件，所述转子组件的第一端与所述转子压冒连接，第二端与所述环形凸起的第一端连接。
所述的振动固井工具，优选地，所述划眼模块还包括定子压冒和卡套，若干所述涡轮定子组成定子组件，所述定子组件通过所述卡套和所述定子压冒固定在所述划眼外筒上。
所述的振动固井工具，优选地，所述划眼模块还包括环套在所述心轴上依次连接的调整环、轴承和卡环，所述调整环套设在所述环形凸起的第二端，所述卡环套设在所述心轴与所述引鞋相连接的一端。
所述的振动固井工具，优选地，所述引鞋整体呈圆柱状结构，其下钻的一端设置有弧形凸起，沿所述引鞋的周向方向均匀布置有若干扶正套。
所述的振动固井工具，优选地，每个所述扶正套下钻的一端敷焊有合金齿。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明所提供振动固井工具，振动模块采用自激荡振动装置，划眼模块为旋转引鞋结构。下套管过程中，当流体通过振动固井工具时，划眼模块下部引鞋旋转，振动模块总成产生自激荡振动，带动整个套管串振动，提高套管下入能力。在下套管后，循环钻井液洗井过程中，振动作业产生的剪切力能降低钻井液的黏度和切力，提高泥饼清除效率，为提高固井顶替效率创造条件；在水泥浆顶替过程中，能够有效减少或消除井壁钻井液滞留，明显提高界面胶结质量；能够改善水泥浆性能，可有效防气窜；振动作业下水泥石的抗压强度和胶结强度显著提高。能够解决固井过程中环空带压、环空气窜、固井质量差等难题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的振动固井工具的剖视图；
图2为本发明该实施例提供的振动固井工具中振动腔体的示意图；
图3为本发明该实施例提供的振动腔体覆盖盖板后的示意图；
图4为本发明该实施例提供的振动固井工具中引鞋的示意图；
图5为本发明该实施例提供的划眼模块中心轴的示意图；
图6为本发明该实施例提供的划眼模块中涡轮定子的示意图；
图7为本发明该实施例提供的划眼模块中涡轮转子的示意图；
图中各标记如下：
1-振动本体；2-振动腔体，201-三角形凸起块，202-出流孔；3-盖板；4-螺栓；5-定子压冒；6-卡套；7-调整环；8-转子压冒；9-卡环；10-心轴，101-环形凸起，102-通孔；11-引鞋；12-涡轮定子；13-涡轮转子，1301-环形凸起；14-轴承；15-划眼外筒；16-扶正套；17-合金齿。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
本发明针对现有的固井技术以及当固井质量差时就极易发生井塞，井漏，井喷等故障，这种故障会导致部分复杂底层易塌易漏，油气水层泄露，各个物质层之间物质串层，井口堵塞等现象发生的问题，提出一种振动固井工具，采用该工具能够解决固井过程中环空带压、环空气窜、固井质量差等难题，提高了固井质量。
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
本发明所提供的振动固井工具包括：振动模块，包括振动本体1和振动腔体2，所述振动本体1为筒形结构，所述振动腔体2置于所述振动本体1内，用于产生自激振动；划眼模块，包括划眼外筒15以及设置于所述划眼外筒15内的心轴10，所述划眼外筒15与所述振动本体1连接，所述心轴10上套设有若干涡轮转子13和涡轮定子12；引鞋11，与所述心轴10可拆卸连接。
进一步地，所述振动腔体2的上方覆盖有盖板3，所述盖板3通过螺栓4与所述振动腔体2紧固连接。
在本发明的一些实施例中，所述振动腔体2内设置有两个沿其轴向延伸且对称布置的三角形凸起块201，两所述三角形凸起块201共同限定出一个梯形腔体。
进一步地，所述梯形腔体的的尺寸从流体流入方向逐渐向流体流出方向缩小。
在本发明的一些实施例中，所述划眼模块还包括转子压冒8，所述涡轮转子13通过所述转子压冒8安装在所述心轴10上，所述涡轮转子13相对于所述心轴(10)固定。
进一步地，所述心轴10上设置有一环形凸起101和用于流体通过的通孔102，若干所述涡轮转子13组成转子组件，所述转子组件的第一端与所述转子压冒8连接，第二端与所述环形凸起101的第一端连接。
在本发明的一些实施例中，所述划眼模块还包括定子压冒5和卡套6，若干所述涡轮定子12组成定子组件，所述定子组件通过所述卡套6和所述定子压冒5固定在所述划眼外筒15上。
进一步地，所述划眼模块还包括环套在所述心轴10上依次连接的调整环7、轴承14和卡环9，所述调整环7套设在所述环形凸起101的第二端，所述卡环9套设在所述心轴10与所述引鞋11相连接的一端。更优选地，所述引鞋11整体呈圆柱状结构，其下钻的一端设置有弧形凸起，沿所述引鞋11的周向方向均匀布置有若干扶正套16，每个所述扶正套16下钻的一端敷焊有合金齿17。
本发明装置的工作原理如下：下套管过程中，当没有液体流经振动固井工具时，工具正常下入，引鞋11起到引导下入作用，下入遇阻时，具有弧形凸起结构的引鞋11自然旋转，躲避障碍物，提高套管下入能力。套管下入遇阻时，开泵，钻井液流经振动固井工具，此时自激荡振动腔体2产生自激振动，振动力带动整个套管串振动，减摩降阻，划眼模块中的涡轮转子13旋转带动引鞋11旋转，引鞋11上部的扶正套16敷焊硬质合金齿17，可对井下障碍物进行切削，从而提高整个管柱下入能力。套管下入到位洗井过程中，钻井液流经振动固井工具，此时自激荡振动腔体2产生自激振动，振动力带动整个套管串振动，振动作业产生的剪切力能降低钻井液的黏度和切力，提高泥饼清除效率，为提高固井顶替效率创造条件。注水泥固井过程中，固井水泥流经振动固井工具，此时自激荡振动腔体2产生自激振动，振动力带动整个套管串振动，能够有效减少或消除井壁钻井液滞留，明显提高界面胶结质量，能够改善水泥浆性能，可有效防气窜，振动作业下水泥石的抗压强度和胶结强度显著提高。能够解决固井过程中环空带压、环空气窜、固井质量差等难题。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种振动固井工具，其特征在于，包括：
振动模块，包括振动本体(1)和振动腔体(2)，所述振动本体(1)为筒形结构，所述振动腔体(2)置于所述振动本体(1)内，用于产生自激振动；
划眼模块，包括划眼外筒(15)以及设置于所述划眼外筒(15)内的心轴(10)，所述划眼外筒(15)与所述振动本体(1)连接，所述心轴(10)上套设有若干涡轮转子(13)和涡轮定子(12)；
引鞋(11)，与所述心轴(10)可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的振动固井工具，其特征在于，所述振动腔体(2)的上方覆盖有盖板(3)，所述盖板(3)通过螺栓(4)与所述振动腔体(2)紧固连接。
3.根据权利要求2所述的振动固井工具，其特征在于，所述振动腔体(2)内设置有两个沿其轴向延伸且对称布置的三角形凸起块(201)，两所述三角形凸起块(201)靠近所述振动腔体(2)轴向的侧面共同限定出一个梯形腔体。
4.根据权利要求2所述的振动固井工具，其特征在于，所述梯形腔体的的尺寸从流体流入方向逐渐向流体流出方向变大。
5.根据权利要求1所述的振动固井工具，其特征在于，所述划眼模块还包括转子压冒(8)，所述涡轮转子(13)通过所述转子压冒(8)安装在所述心轴(10)上，所述涡轮转子(13)相对于所述心轴(10)固定。
6.根据权利要求5所述的振动固井工具，其特征在于，所述心轴(10)上设置有一环形凸起(101)和用于流体通过的通孔(102)，若干所述涡轮转子(13)组成转子组件，所述转子组件的第一端与所述转子压冒(8)连接，第二端与所述环形凸起(101)的第一端连接。
7.根据权利要求1所述的振动固井工具，其特征在于，所述划眼模块还包括定子压冒(5)和卡套(6)，若干所述涡轮定子(12)组成定子组件，所述定子组件通过所述卡套(6)和所述定子压冒(5)固定在所述划眼外筒(15)上。
8.根据权利要求6所述的振动固井工具，其特征在于，所述划眼模块还包括环套在所述心轴(10)上依次连接的调整环(7)、轴承(14)和卡环(9)，所述调整环(7)套设在所述环形凸起(101)的第二端，所述卡环(9)套设在所述心轴(10)与所述引鞋(11)相连接的一端。
9.根据权利要求1所述的振动固井工具，其特征在于，所述引鞋(11)整体呈圆柱状结构，其下钻的一端设置有弧形凸起，沿所述引鞋(11)的周向方向均匀布置有若干扶正套(16)。
10.根据权利要求9所述的振动固井工具，其特征在于，每个所述扶正套(16)下钻的一端敷焊有合金齿(17)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116146133A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-05-23 | 西南石油大学 | 一种辅助套管回收的高频共振式水泥环破碎工具 |
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2022
- 2022-07-22 CN CN202210870175.2A patent/CN115075771A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN116146133A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-05-23 | 西南石油大学 | 一种辅助套管回收的高频共振式水泥环破碎工具 |
| CN116146133B (zh) * | 2023-04-19 | 2023-06-23 | 西南石油大学 | 一种辅助套管回收的高频共振式水泥环破碎工具 |
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