CN208605147U - 一种钻井液缝喷叶轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井液缝喷叶轮，属于钻井配套设备技术领域，其目的在于解决现有技术中钻井液喷头清砂效果差的问题，提供一种清砂效果更好、不易堵塞的钻井液缝喷叶轮。本实用新型包括进液轴管，进液轴管上连接有叶轮组，进液轴管上开设有长条孔状喷缝。通过设置喷缝以及喷缝出液方向与叶轮搅拌工作面的朝向相反的形式，使得喷缝在喷出液体时会给进液轴管一个转矩，减小叶轮旋转时的扭矩，而且喷缝喷出的液面覆盖面积广，能够更完全、更高效地混合罐底钻井液以及清理罐底的沉砂。

Description

一种钻井液缝喷叶轮

技术领域

本实用新型属于钻井配套设备技术领域，具体涉及一种钻井液缝喷叶轮。

背景技术

在钻井作业中，钻井液的混合搅拌是其中非常重要的工艺。混合搅拌主要为了避免钻井液沉淀，同时起到对罐底沉砂的搅拌以及混合作用。一般的搅拌罐体为方形，罐体底部以及罐体角落的钻井液难以得到很好的搅拌作用，长时间累积便导致钻井液沉积，使得清砂工作十分困难。

申请号为CN201720166926.7的实用新型专利公开了一种钻井液喷头叶轮，涉及钻井叶轮技术领域，其主旨在于解决现有钻井液搅拌叶轮不能够对罐底沉砂进行充分搅拌混合、罐体沉砂清除劳动强度大的技术问题。其方案为，包括内部中空的进液轴管、连接在进液轴管上的叶轮单元、设置在进液轴管上的喷头，所述喷头与进液轴管连通。

该钻井液喷头叶轮整体制造工艺较为复杂，且喷头数量有限，由于喷嘴相对于罐底来说距离太远，水柱在液体中射出后很快失去动力，还没有到达罐底角落水柱已经没有了动力；而且从喷嘴喷出的为旋转的水柱，其到达罐底的覆盖面有限，所能清理的沉砂面积较小，因此对于罐体底部的钻井液也起不到很好的混合、清洁作用，使得整体的清砂效果较差；另外，当喷嘴设置在进液轴管较为底端的时候，由于罐底泥浆密度大，容易导致喷嘴陷在泥浆里，这时叶轮转动就要求更大的扭矩，需要提供更大的动力，造成能源的浪费；另一方面，这款喷头叶轮沿用以往的叶轮样式，叶片通过安装板与输液管连接，安装板上下的液体得不到搅动，叶轮输送能力加强有限，由于喷头直接组焊在输液管上，如果叶轮转速快，喷头喷出水后由于转速太快水柱不能成行，如果转速慢，对液体的搅动效果又不好。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：解决现有技术中钻井液喷头清砂效果差的问题，提供一种清砂效果更好的钻井液缝喷叶轮。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种钻井液缝喷叶轮，包括进液轴管，进液轴管上连接有叶轮组，进液轴管上开设有喷缝。

其中，喷缝的出液方向与进液轴管在喷缝位置处的切线方向形成夹角α，夹角α为锐角。

其中，喷缝包括开设在进液轴管内管壁上的内层孔以及进液轴管外管壁上的外层孔，内层孔的第一上边缘在竖直方向上高于外层孔的第二上边缘，内层孔的第一下边缘在竖直方向上高于外层孔的第二下边缘。

其中，喷缝在进液轴管的轴线方向上均匀设置有多个。

其中，叶轮组包括沿进液轴管周向设置的副叶轮，副叶轮包括一端连接在进液轴管上的副叶片，副叶片的自由端一侧连接有副叶片围板。

其中，叶轮组还包括沿进液轴管周向设置的主叶轮，主叶轮包括一端连接在进液轴管上的主叶片，主叶片的自由端连接有主叶片围板，主叶片的自由端的两个端点沿主叶片围板的对角线设置。

其中，主叶片包括依次连接的顶板、主板以及底板，顶板、主板以及底板的侧面都与进液轴管连接，主叶片呈“Z”型或者“S”型设置。

其中，主板倾斜设置，且喷缝的出液方向与主板的搅拌工作面的朝向相反。

其中，进液轴管采用DN150无缝管。

其中，还包括连接法兰，连接法兰设置在所述进液轴管的外侧顶端并与外部装置连接以供液和驱动旋转。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，通过设置喷缝，改变了以往设置喷嘴的方式才能较好地达到清理沉砂的效果；另外，设置的喷嘴容易陷入罐体底部的沉砂中，使得叶轮转动所需扭矩增大，造成能源浪费，而设置的喷缝是在进液轴管上直接开设条孔，因此不需要增加扭矩便能轻易实现该钻井液缝喷叶轮的运转。

2、本实用新型中，通过设置喷缝的出液方向与进液轴管外管壁的切线方向形成锐角α，这样便保证了喷缝在出液时在水平面上有一定的倾角，当该装置进行搅拌工作时，先启动喷缝喷液，喷缝喷液形成一定的反作用力，辅助驱动进液轴管往相反方向转动，提升了该装置搅拌功能的启动效率；当该装置实施混合功能时，先启动进液轴管转动，此时进液轴管转动方向与喷缝喷液方向相同，加强了喷缝喷出液体的冲击力，更有效地刮起罐底的沉积；当该装置实施清洁功能时，此时罐中无钻井液，开启电磁阀并启动进液轴管，此时喷缝喷出的液体形成一个覆盖面，增大了对罐底的清洁面积，大大提升了清洁效果，此时进液轴管转动方向与喷缝喷出液体方向一致，进一步加强了喷缝喷出液体的冲击力，这样使得罐底的沉积得到最大限度的清洁。

3、本实用新型中，通过设置内层孔的第一上边缘高于外层孔的第二上边缘，内层孔的第一下边缘高于外层孔的第二下边缘，这样便使得喷缝处形成了一个向下的倾斜面，这样便能够增强喷缝向下的冲击力，更进一步提升了清理沉砂的效率。

4、本实用新型中，理想情况下喷缝喷出的液体能够完全覆盖罐体底部，但是一般情况下喷缝喷出的液体到达罐底时会形成一个圆环状覆盖区域，此时通过在进液轴管轴线方向设置多个喷缝，便能够保证罐体底部得到良好的覆盖，从而保证沉砂的清理效果。

5、本实用新型中，主叶片的自由端边缘增设主叶片围板，在主叶轮运转的过程中，主叶片围板可以增强对钻井液向上或者向下的输送能力；副叶片自由端的一侧设置有副叶片围板，且该副叶片围板设置在副叶片倾斜方向的下端，当叶轮组逆时针旋转时，主叶片围板和副叶片围板加强了液体向下的输送能力。当叶轮组顺时针旋转时，副叶片围板对主叶片旋转时抬升的钻井液有较好的打散作用，增强了搅拌过程中的混合能力；而副叶片另一面没有设置围板，副叶片倾斜面上端没有阻碍，增强了叶片旋转时对钻井液的甩出效果，钻井液在向上运动的同时被叶片甩出与周边钻井液混合，提升了整体的混合能力。

6、本实用新型中，通过将主叶片和副叶片设置为“Z”型或者“S”型；这样进一步增强了叶片的强度，提升了该装置整体运行的稳定性。

7、本实用新型中，通过设置喷缝的出液方向与主板的搅拌工作面的朝向相反。当该装置进行搅拌工作时，进液轴管顺时针转动，主板的上表面为搅拌工作面，主板的转动方式为顺时针转动，而此时喷缝喷液方向与主板的转动方向在同一水平面上是相反的，因此喷缝喷液给予主板以反作用力，更好地驱动主板的搅拌工作。另一方面，当该装置实施混合功能时，进液轴管逆时针转动，此时喷缝喷液方向与主板的转动方向相同，这样加强了喷缝喷出液体的冲击力，更有效地刮起罐底的沉积。

8、本实用新型中，通过将进液轴管采用通径DN150的无缝管，与现有技术中DN80的进液管相比不仅增加了液体的流量，还可以代替加重输出管线，对液体进行更好的加重、混合。另外设置连接法兰，使得整体的灵活性更高，稳定性更好。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中喷缝的结构示意图；

图3是本实用新型中进液轴管横切喷缝的横截面结构示意图；

图中标记：1-进液轴管、2-喷缝、21-内层孔、211-第一上边缘、212-第一下边缘、22-外层孔、221-第二上边缘、222-第二下边缘、3-副叶轮、31-副叶片、32-副叶片围板、4-主叶轮、41-主叶片、42-主叶片围板、5-连接法兰。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种钻井液缝喷叶轮，包括中空结构的进液轴管，进液轴管采用DN150无缝管；进液轴管的一端连接有连接法兰，连接法兰设置在进液轴管的外侧顶端并与外部装置连接以供液和驱动旋转。进液轴管外侧壁还焊接有叶轮组，叶轮组包括沿进液轴管周向设置的副叶轮，副叶轮包括一端连接在进液轴管上的副叶片，副叶片的自由端一侧连接有副叶片围板。副叶片包括依次连接的顶板、主板以及底板，顶板、主板以及底板的一侧都与进液轴管连接，顶板、主板以及底板的另一侧都与副叶片围板连接，副叶片整体呈“Z”型或者“S”型设置；副叶片的主板沿着进液轴管圆周方向顺时针倾斜，即主板的法线方向与进液轴管的轴线之间在同一竖直面上会形成一个锐角β，该锐角β为法线逆时针转动β角度所得。同时，副叶片围板为三角形或者梯形，副叶片围板的斜边与副叶片的自由端重合，副叶片围板设置在副叶片倾斜方向的下端。另外，叶轮组还包括沿进液轴管周向设置的主叶轮，主叶轮包括一端连接在进液轴管上的主叶片，主叶片的自由端连接有主叶片围板，主叶片的自由端的两个端点沿主叶片围板的对角线设置。主叶片包括依次连接的顶板、主板以及底板，主叶片也呈“Z”型或者“S”型设置。

进液轴管上还开设有多个长条孔状的喷缝，喷缝的出液方向与进液轴管在喷缝位置处的切线方向形成夹角α，夹角α为锐角，这样保证了喷缝在水平面上对进液轴管有一定的反作用力；喷缝包括开设在进液轴管内管壁上的内层孔以及进液轴管外管壁上的外层孔，内层孔的第一上边缘在竖直方向上高于外层孔的第二上边缘；内层孔的第一下边缘在竖直方向上高于外层孔的第二下边缘，这样保证了喷缝对罐底有一定的冲击力。另外，喷缝的出液方向与主板的搅拌工作面的朝向相反，即喷缝方向与进液轴管顺时针转动方向相反。喷缝沿进液轴管周向方向均匀设置多个，使得罐底能够得到100％的覆盖。

本实用新型的工作原理为：当该装置进行搅拌工作时，先启动电磁阀，使得喷缝喷液，喷缝喷液形成一定的反作用力，此时启动进液轴管顺时针转动，喷缝喷液便有效地辅助驱动了进液轴管的运转，提升了该装置搅拌功能的启动效率；另外，主叶片的自由端边缘增设主叶片围板，在主叶轮顺时针运转的过程中，主叶片围板可以增强对钻井液向上或者向下的输送能力，而副叶片围板设置副叶片倾斜方向的下端，对主叶片旋转时抬升的钻井液有较好的打散作用，增强了搅拌过程中的混合能力。

该装置实施混合功能时，先启动进液轴管逆时针转动，当叶轮转动平稳后开启喷缝喷液，此时进液轴管转动方向与喷缝喷液方向相同，加强了喷缝喷出液体的冲击力，更有效地刮起罐底的沉积；另外，主叶片的自由端边缘设置的主叶片围板增强了对钻井液向上或者向下的输送能力，而副叶片另一侧面没有设置围板，即副叶片倾斜面上端没有阻碍，增强了叶片旋转时对钻井液的甩出效果，钻井液在向上运动的同时被叶片甩出与周边钻井液混合，提升了整体的混合能力。

当该装置实施清洁功能时，此时罐中无钻井液，当叶轮转动平稳后开启电磁阀，使得喷缝喷液，此时喷缝喷出的液体形成一个覆盖面，增大了对罐底的清洁面积，大大提升了清洁效果，此时进液轴管转动方向与喷缝喷出液体方向一致，进一步加强了喷缝喷出液体的冲击力，这样使得罐底的沉积得到最大限度的清洁。

实施例1

一种钻井液缝喷叶轮，包括进液轴管，进液轴管上连接有叶轮组，进液轴管上开设有喷缝。

实施例2

在上述实施例的基础上，喷缝的出液方向与进液轴管在喷缝位置处的切线方向形成夹角α，夹角α为锐角。

实施例3

在上述实施例的基础上，喷缝包括开设在进液轴管内管壁上的内层孔以及进液轴管外管壁上的外层孔，内层孔的第一上边缘在竖直方向上高于外层孔的第二上边缘，内层孔的第一下边缘在竖直方向上高于外层孔的第二下边缘。

实施例4

在上述实施例的基础上，喷缝在进液轴管的轴线方向上均匀设置有多个。

实施例5

在上述实施例的基础上，叶轮组包括沿进液轴管周向设置的副叶轮，副叶轮包括一端连接在进液轴管上的副叶片，副叶片的自由端一侧连接有副叶片围板。

实施例6

在上述实施例的基础上，叶轮组还包括沿进液轴管周向设置的主叶轮，主叶轮包括一端连接在进液轴管上的主叶片，主叶片的自由端连接有主叶片围板，主叶片的自由端的两个端点沿主叶片围板的对角线设置。

实施例7

在上述实施例的基础上，主叶片包括依次连接的顶板、主板以及底板，顶板、主板以及底板的侧面都与进液轴管连接，主叶片呈“Z”型或者“S”型设置。

实施例8

在上述实施例的基础上，主板倾斜设置，且喷缝的出液方向与主板的搅拌工作面的朝向相反。

实施例9

在上述实施例的基础上，进液轴管采用DN150无缝管。

实施例10

在上述实施例的基础上，还包括连接法兰，连接法兰设置在所述进液轴管的外侧顶端并与外部装置连接以供液和驱动旋转。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钻井液缝喷叶轮，包括进液轴管(1)，进液轴管(1)上连接有叶轮组，其特征在于：进液轴管(1)上开设有喷缝(2)，喷缝(2)的出液方向与进液轴管(1)在喷缝(2)位置处的切线方向形成夹角α，夹角α为锐角。

2.如权利要求1所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：喷缝(2)包括开设在进液轴管(1)内管壁上的内层孔(21)以及进液轴管(1)外管壁上的外层孔(22)，内层孔(21)的第一上边缘(211)在竖直方向上高于外层孔(22)的第二上边缘(221)，内层孔(21)的第一下边缘(212)在竖直方向上高于外层孔(22)的第二下边缘(222)。

3.如权利要求2所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：喷缝(2)在进液轴管(1)的轴线方向上均匀设置有多个。

4.如权利要求1所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：叶轮组包括沿进液轴管(1)周向设置的副叶轮(3)，副叶轮(3)包括一端连接在进液轴管(1)上的副叶片(31)，副叶片(31)的自由端一侧连接有副叶片围板(32)。

5.如权利要求1所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：叶轮组还包括沿进液轴管(1)周向设置的主叶轮(4)，主叶轮(4)包括一端连接在进液轴管(1)上的主叶片(41)，主叶片(41)的自由端连接有主叶片围板(42)，主叶片(41)的自由端的两个端点沿主叶片围板(42)的对角线设置。

6.如权利要求5所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：主叶片(41)包括依次连接的顶板、主板以及底板，顶板、主板以及底板的侧面都与进液轴管(1)连接，主叶片(41)呈“Z”型或者“S”型设置。

7.如权利要求6所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：喷缝(2)的出液方向与主板的搅拌工作面的朝向相反。

8.如权利要求1所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：进液轴管(1)采用DN150无缝管。

9.如权利要求1所述的一种钻井液缝喷叶轮，其特征在于：还包括连接法兰(5)，连接法兰(5)设置在所述进液轴管(1)的外侧顶端并与外部装置连接以供液和驱动旋转。