CN212272055U - 一种旋流套管扶正器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋流套管扶正器，属于油气田开发技术领域。该旋流套管扶正器包括：上扶正块；下扶正块，上扶正块与下扶正块连通；至少三个导流件，至少三个导流件沿轴向等间距设置在上扶正块的外壁上；至少三个导流槽，至少三个导流槽沿轴向等间距开设在下扶正块的外壁上；且导流件与导流槽上下交错设置。本实用新型实施例提供的旋流套管扶正器，通过设置上下相互交错的导流件与导流槽，增强了扶正器周围流体的紊流程度或使流过扶正器的层流转化为强湍流，能有效提高井眼清洁效率及水泥浆顶替效率，从而提高固井质量。

Description

一种旋流套管扶正器

技术领域

本实用新型涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种旋流套管扶正器。

背景技术

套管扶正器是油气田固井作业中必不可少的工具，一方面可用于提高套管在井眼中的居中度，另一方面则用于提高顶替效率，最终的目的是提高固井质量。

在现有的固井作业中，通常采用常规弹性扶正器和刚性扶正器作为套管扶正器，常规弹性扶正器和刚性扶正器在提升套管居中度上取得了较好的应用效果，但对固井前洗井清洁携岩效率及水泥浆在环空的流动状态影响不大，不能有效提高水泥浆顶替效率，没有发挥出顶替效率对固井质量的助力作用。个别有旋流作用的套管扶正器，未考虑套管下入过程中的阻力，在大斜度、水平井中下入摩阻大，安全风险高。

实用新型内容

本实用新型提供一种旋流套管扶正器，可解决上述技术问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

提供了一种旋流套管扶正器，所述旋流套管扶正器包括：

上扶正块；

下扶正块，所述上扶正块与所述下扶正块连通；

至少三个导流件，所述至少三个导流件沿轴向等间距设置在所述上扶正块的外壁上；

至少三个导流槽，所述至少三个导流槽沿轴向等间距开设在所述下扶正块的外壁上；

且所述导流件与所述导流槽上下交错设置。

在一种可能的设计中，所述导流件的轴线与所述上扶正块的轴线之间的夹角为0°-45°。

在一种可能的设计中，所述导流件包括：第一棱和第二棱，所述第一棱和所述第二棱连接成V型；且

所述第一棱和所述第二棱与所述上扶正块的轴线之间的夹角均为0°-45°。

在一种可能的设计中，所述第一棱的自由端和所述第二棱的自由端均设置为圆角结构。

在一种可能的设计中，所述导流槽的轴线与所述下扶正块的轴线之间的夹角为0°-60°。

在一种可能的设计中，所述导流槽包括导流入口、导流通道和导流出口；

所述导流入口的横截面积和所述导流出口的横截面积均小于所述导流通道的横截面积。

在一种可能的设计中，所述下扶正块的外径大于所述导流件的外径。

在一种可能的设计中，所述下扶正块的端部设置为倒角结构。

在一种可能的设计中，所述旋流套管扶正器还包括：滚轮；

所述滚轮设置在所述下扶正块的外壁上，且所述滚轮与所述导流槽交错设置。

在一种可能的设计中，所述旋流套管扶正器还包括：凹槽和销轴；

所述凹槽开设在所述下扶正块的外壁上，所述滚轮通过所述销轴安装在所述凹槽中。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型实施例提供的旋流套管扶正器，通过设置上下相互交错的导流件与导流槽，增强了扶正器周围流体的紊流程度或使流过扶正器的层流转化为强湍流，能有效提高井眼清洁效率及水泥浆顶替效率，从而提高固井质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种旋流套管扶正器的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种旋流套管扶正器的径向剖面示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种旋流套管扶正器的轴向半剖示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、上扶正块；

2、下扶正块；

3、导流件；31、第一棱；32、第二棱；

4、导流槽；41、导流入口；42、导流通道；43、导流出口；

5、滚轮；

6、凹槽；

7、销轴。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

流态(流体在管内流动的形态)是影响顶替效率的主要因素，顶替的最佳流态是紊流(湍流)，其次是塞流。但在通常的固井作业中，由于条件的限制，不得不采用层流顶替。常规弹性扶正器和刚性扶正器便是以轴向层流顶替方式向上返水泥浆，其旋流作用较小，水泥浆顶替效率较低，造成上返水泥浆不能均匀的稠化于井眼环空中，固井质量差。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本实用新型实施例提供了一种旋流套管扶正器，如图1所示，该旋流套管扶正器包括：上扶正块1；下扶正块2，上扶正块1与下扶正块2连通；

至少三个导流件3，至少三个导流件3沿轴向等间距设置在上扶正块1的外壁上；至少三个导流槽4，至少三个导流槽4沿轴向等间距开设在下扶正块2的外壁上；

且导流件3与导流槽4上下交错设置。

可以理解的是，“上下交错设置”是指导流槽4的出口指向相邻两个导流件3之间的空隙。还可以理解的是，导流槽4形成第一过流通道，相邻的两导流件3之间形成第二过流通道，且第一过流通道和第二过流通道相互交错，形成过流断面。图1示出了包括六个导流件3和六个导流槽4的情况。

应用时，可将多个旋流套管扶正器通过相互连通的上扶正块1与下扶正块2间隔地套设在套管外部，随套管下入井筒，扶正器使套管在井筒内居中。流体(钻井液或水泥浆)流经套管，并从套管底部返至套管与井眼间环空，当流体流经旋流套管扶正器时，通过导流槽4和导流件3形成的过流断面，使得流体产生速度增值，并改变流动方向，增强了钻井液旋流清除井内岩屑效果及水泥浆顶替效率。

本实用新型实施例提供的旋流套管扶正器，通过设置上下相互交错的导流件3与导流槽4，增强了扶正器周围流体的紊流程度或使流过扶正器的层流转化为强湍流，能有效提高井眼清洁效率及水泥浆顶替效率，从而提高固井质量。

在上述的旋流套管扶正器中，如图1所述，导流槽4包括导流入口41、导流通道42和导流出口43；进一步地，可使导流入口41的横截面积和导流出口43的横截面积均小于导流通道42的横截面积。较小的横截面积可促使洗井液及水泥浆的流速迅速增大，从而增强流体的紊流程度。示例地，可以使导流槽4的根部设置为燕尾槽结构。

在上述的旋流套管扶正器中，还可设置导流槽4的轴线与下扶正块2的轴线之间的夹角为0°-60°，示例地，可以为0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°等等。

也即是说，可设置导流槽4为倾斜槽，倾斜槽能够对洗井液及水泥浆的流向、流速产生更好的导向作用。

进一步地，还可使导流件3的轴线与上扶正块1的轴线之间的夹角为0°-45°，示例地，可以为，0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°等等。

导流件3设置在上扶正块1的外壁上，用于形成第二过流通道。本实用新型实施例对导流件3的具体结构没有严格限定，两两之间能够形成过流通道即可。考虑到结构的简洁性，以下对适用的导流件3的结构作示例性说明：

在一种可能的设计中，可使导流件3为长条形结构(图中未示出)。应用时，流体从相邻的两导流件3之间流出。

在另一种可能的设计中，如图1所示，可使导流件3包括：第一棱31和第二棱32，第一棱31和第二棱32连接成V型；且第一棱31和第二棱32与上扶正块1的轴线之间的夹角均为0°-45°。

其中，第一棱31和第二棱32可以为一体成型的V型螺旋结构，第一棱31和第二棱32为1:1的对称结构。V型螺旋棱可进一步对洗井液及水泥浆的流向、流速进行导向，增加流体流速和旋流运动，增强扶正器周围流体紊流程度，能够有效提高流体的流动能力、清洁携岩效果以及顶替效率。

进一步地，可设置第一棱31的自由端和第二棱32的自由端均设置为圆角结构。圆角结构可减小扶正器对流体的摩擦，更好地对流体进行导向。

在上述的旋流套管扶正器中，还可使下扶正块2的外径大于导流件3的外径。如此设置，可降低管柱下放阻力，更好地发挥导流件3的导流提速作用。

除此之外，现有的扶正器在随套管下入井筒(尤其是下入大斜度、水平井中)时，未考虑套管下入过程中的阻力，致使下入摩阻大，安全风险高，严重时甚至不能使套管顺利下入。

基于此，在上述的旋流套管扶正器中，如图1所示，还可使下扶正块2的端部设置为倒角结构。

当扶正器随套管下入井筒时，倒角结构可减小扶正器与井壁之间的摩擦，从而减小套管的下入阻力。

为了更进一步地减小下入阻力，如图2和图3所示，还可使旋流套管扶正器包括：滚轮5；滚轮5设置在下扶正块2的外壁上，且滚轮5与导流槽4交错设置。

应用时，下扶正块2的外壁上的滚轮5可使滑动摩擦转化为滚动摩擦，能够有效减小套管的下入阻力。

其中，可使旋流套管扶正器包括多个滚轮5，且多个滚轮5沿轴向等间距开设在下扶正块2的外壁上。多个滚轮5的具体数量可以根据实际情况而定，图2示出了包括12个滚轮5、6个导流槽4的情况。

更具体地，还可使旋流套管扶正器包括：凹槽6和销轴7；凹槽6开设在下扶正块2的外壁上，滚轮5通过销轴7安装在凹槽6中。

如图2和图3所示，在下扶正块2的外壁上开设有数个凹槽6，凹槽6内容纳有滚轮5及销轴7，滚轮5的轴线开有圆柱形孔，销轴7穿过圆柱形孔并固定在凹槽6中，其中滚轮5放入的滚动方向与套管运行方向一致。通过滚轮5可将套管下入时的面摩擦转换为点摩擦，滑动摩擦转化为滚动摩擦，进一步减少套管下入阻力，确保套管顺利下入。

本实用新型提供的旋流套管扶正器既能提高洗井清洁携岩效率及水泥浆顶替效率，又能降低套管的下入阻力，提高下套管安全性、作业效率及固井质量。尤其适用于水平井、大斜度井进行固井施工作业时的套管扶正。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋流套管扶正器，其特征在于，所述旋流套管扶正器包括：

上扶正块(1)；

下扶正块(2)，所述上扶正块(1)与所述下扶正块(2)连通；

至少三个导流件(3)，所述至少三个导流件(3)沿轴向等间距设置在所述上扶正块(1)的外壁上；

至少三个导流槽(4)，所述至少三个导流槽(4)沿轴向等间距开设在所述下扶正块(2)的外壁上；

且所述导流件(3)与所述导流槽(4)上下交错设置。

2.根据权利要求1所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述导流件(3)的轴线与所述上扶正块(1)的轴线之间的夹角为0°-45°。

3.根据权利要求1所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述导流件(3)包括：第一棱(31)和第二棱(32)，所述第一棱(31)和所述第二棱(32)连接成V型；且

所述第一棱(31)和所述第二棱(32)与所述上扶正块(1)的轴线之间的夹角均为0°-45°。

4.根据权利要求3所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述第一棱(31)的自由端和所述第二棱(32)的自由端均设置为圆角结构。

5.根据权利要求1所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述导流槽(4)的轴线与所述下扶正块(2)的轴线之间的夹角为0°-60°。

6.根据权利要求1所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述导流槽(4)包括导流入口(41)、导流通道(42)和导流出口(43)；

所述导流入口(41)的横截面积和所述导流出口(43)的横截面积均小于所述导流通道(42)的横截面积。

7.根据权利要求1所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述下扶正块(2)的外径大于所述导流件(3)的外径。

8.根据权利要求1所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述下扶正块(2)的端部设置为倒角结构。

9.根据权利要求1所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述旋流套管扶正器还包括：滚轮(5)；

所述滚轮(5)设置在所述下扶正块(2)的外壁上，且所述滚轮(5)与所述导流槽(4)交错设置。

10.根据权利要求9所述的旋流套管扶正器，其特征在于，所述旋流套管扶正器还包括：凹槽(6)和销轴(7)；

所述凹槽(6)开设在所述下扶正块(2)的外壁上，所述滚轮(5)通过所述销轴(7)安装在所述凹槽(6)中。

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