旋流鞋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋流鞋，包括，中空的殼體，在殼體的下游端部以能拆卸的方式安裝有中空的接管而形成流體通道，在所述接管上還設(shè)置有貫穿接管側(cè)壁的旋流通道，在所述殼體內(nèi)部以固定方式設(shè)置有能切斷或連通所述流體通道的壓差式閥門，在所述接管內(nèi)部的設(shè)置有能夠沿軸向運(yùn)動(dòng)并且能覆蓋所述旋流通道的承壓滑塊，所述承壓滑塊通過剪切銷連接于所述接管。本發(fā)明的旋流鞋耐壓能力較高，而且不受井內(nèi)流體潔凈度的影響。
【專利說明】旋流鞋
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種固井工具，特別是一種旋流鞋。
【背景技術(shù)】
[0002]隨石油鉆井技術(shù)的進(jìn)步，為了增加產(chǎn)量，大斜度、大位移井等特殊井逐年增多，但是與鉆井技術(shù)相匹配的固井技術(shù)卻發(fā)展得相對緩慢。因此，當(dāng)上文提及的特殊井成井后，采用常規(guī)井下工具，難以保證井眼中的套管居中度難。此外在套管下入過程中，套管受到的摩擦阻力較大，套管下入難度較大，從而直接影響固井品質(zhì)。
[0003]為了解決這些問題，在現(xiàn)有技術(shù)中通常使用漂浮接箍和浮鞋來實(shí)現(xiàn)套管在井眼中居中。其工作原理是:在套管的下入過程中，在漂浮接箍和浮鞋之間的管串段內(nèi)部充滿空氣介質(zhì)，由于空氣的密度小于鉆井液的密度而使得管串懸浮在井眼中，以便于下入扶正器而達(dá)到提高管串在井眼內(nèi)居中度的目的。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的浮鞋結(jié)構(gòu)的承壓能力低，井內(nèi)壓力極易破壞浮鞋而使得管串不能再處于懸浮狀態(tài)，難以保證管串在井眼內(nèi)居中。因此，急需一種能耐較高壓力的浮鞋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述的問題，本發(fā)明提出了一種旋流鞋。這種旋流鞋的承壓能力高、不受流體潔凈度的影響。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提出了一種旋流鞋，包括中空的殼體，在殼體的下游端部安裝有中空的接管而形成流體通道，在接管上還設(shè)置有貫穿接管側(cè)壁的旋流通道，在殼體內(nèi)部以固定方式設(shè)置有能切斷或連通流體通道的壓差式閥門，在接管內(nèi)部的設(shè)置有能夠沿軸向運(yùn)動(dòng)并且能覆蓋旋流通道的承壓滑塊，承壓滑塊通過剪切銷連接于接管，
[0006]在初始狀態(tài)中，承壓滑塊覆蓋旋流通道并且壓差式閥門處于關(guān)閉狀態(tài)而切斷流體通道，在套管內(nèi)外建立液體循環(huán)時(shí)，向殼體內(nèi)充入液體并加壓打開壓差式閥門以連通流體通道，當(dāng)加壓到預(yù)定值后，剪切銷被剪斷，承壓滑塊沿軸向朝向下游運(yùn)動(dòng)，露出旋流通道從而建立液體循環(huán)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的旋流鞋，通過選擇強(qiáng)度較高的剪切銷可以使旋流鞋能夠承受較高壓力的鉆井液，從而防止壓差式閥門被破壞而使得失去管串內(nèi)的空氣柱，即使得管串能夠在較高壓力的鉆井液中仍保持懸浮狀態(tài)，從而能夠降低摩阻，使套管順利下到預(yù)定井深，并且有利于管串在井眼內(nèi)居中。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，承壓滑塊的直徑與接管的內(nèi)徑相匹配以封閉流體通道。這樣井眼內(nèi)的鉆井液不會(huì)直接作用于壓差式閥門，避免了鉆井液的潔凈度對壓差式閥門的影響。此外，這種結(jié)構(gòu)使得在建立液體循環(huán)時(shí)，管串內(nèi)液體的壓力能夠完全作用在承壓滑塊上，以便于承壓滑塊沿軸向運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，接管構(gòu)造為其下游部分的內(nèi)徑小于其上游部分的內(nèi)徑，承壓滑塊構(gòu)造為與接管內(nèi)部結(jié)構(gòu)相匹配的形狀。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在接管的上游部分，旋流通道的下游還設(shè)置有貫穿接管側(cè)壁的排液孔。這樣，當(dāng)與承壓滑塊相配的接管內(nèi)壁上或承壓滑塊與接管形成的空間內(nèi)存在液體時(shí)，這些液體能夠從排液孔中排出而不會(huì)影響承壓滑塊的滑動(dòng)。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，壓差式閥門包括固定設(shè)置在殼體內(nèi)部的閥座、固定設(shè)置在閥座內(nèi)部并且能朝向上游方向施加作用力的彈簧和固定連接在彈簧的上游端并且與閥座密封接觸的閥球。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，接管上游端的內(nèi)徑小于殼體的內(nèi)徑，從而接管的上游端部在殼體內(nèi)形成臺(tái)階。在另一個(gè)實(shí)施例中，在閥座、殼體和接管的上游端部形成的空間內(nèi)設(shè)置有水泥環(huán)。這種水泥環(huán)便于在后期將旋流鞋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鉆除，僅剩余殼體和接管以進(jìn)行隨后的施工步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，閥座和/或殼體與水泥環(huán)相接觸的面上設(shè)置有多個(gè)凹槽。這些凹槽能更好的固定水泥環(huán)，也能夠使壓差式閥門更加穩(wěn)定的安裝。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，在閥座和承壓滑塊之間還固定安裝有襯套。襯套用于支撐壓差式閥門，這樣可將閥座制作為相對簡單，簡化了制造工藝。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，襯套的外壁與接管的內(nèi)壁固定連接。
[0012]在本申請中，用語“上游”、“下游”規(guī)定為朝向地面的方向?yàn)樯嫌?，與上游相反的方向?yàn)橄掠?。用語“初始狀態(tài)”規(guī)定為剪切銷剪斷之前的狀態(tài)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在根據(jù)本發(fā)明的旋流鞋中，在壓差式閥門的下游設(shè)置了連接于接管的承壓滑塊，這樣井眼內(nèi)的鉆井液的壓力不會(huì)直接作用于壓差式閥門，避免了鉆井液的潔凈度對壓差式閥門的影響。由于承壓滑塊通過襯套固定，并以剪切銷連接于接管，可以使旋流鞋能夠承受較高壓力的鉆井液，即使得管串能夠在較高壓力的鉆井液中仍保持懸浮狀態(tài)，從而能夠順利下入套管，保證管串在井眼內(nèi)居中。此外，在接管的上游部分，旋流通道的下游還設(shè)置有貫穿接管側(cè)壁的排液孔，由此當(dāng)與承壓滑塊相配的接管內(nèi)壁上或承壓滑塊與接管形成的空間內(nèi)存在液體時(shí)，這些液體能夠從排液孔中排出而不會(huì)影響承壓滑塊的滑動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中:
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的旋流鞋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0018]圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的旋流鞋10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。旋流鞋10包括殼體11，在殼體11的下游端部安裝有接管12，殼體11和接管12均為中空結(jié)構(gòu)以形成流體通道。在一個(gè)實(shí)施例中，在接管12上還設(shè)置有貫穿接管12的側(cè)壁的旋流通道14，以便于在套管(未示出)內(nèi)外建立循環(huán)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，接管12以能拆卸的方式連接于殼體11的下游端部，使得旋流鞋10的裝配更加方便。在一個(gè)實(shí)施例中，接管12與殼體11為螺紋連接。
[0019]旋流鞋10還包括固定設(shè)置在殼體11內(nèi)部的能切斷或連通流體通道的壓差式閥門。如圖1所不，壓差式閥門包括固定設(shè)置在殼體11內(nèi)部的閥座21、設(shè)置在閥座21內(nèi)部的彈簧23和固定連接在彈簧23的上游端的閥球22。彈簧23的下游端與閥座21固定連接，并且僅能施加朝向上游方向的作用力。在彈簧23的作用力下，閥球22會(huì)與閥座21密封接觸而切斷流體通道。通過這種壓差式閥門，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的旋流鞋10與漂浮接箍(未示出)配合使用時(shí)，能夠在旋流鞋10和漂浮接箍之間的貫穿段內(nèi)充滿空氣介質(zhì)，而使管串在鉆井液中懸浮而易于下入扶正器使得管串居中。
[0020]旋流鞋10還包括設(shè)置在接管12內(nèi)部的能夠沿軸向運(yùn)動(dòng)的承壓滑塊15。如圖1所示，承壓滑塊15可通過剪切銷16連接于接管12，在這種狀態(tài)中，承壓滑塊15還覆蓋了旋流通道14。承壓滑塊15的直徑與接管12的內(nèi)徑相匹配以封閉流體通道。這樣井眼內(nèi)的鉆井液不會(huì)直接作用于壓差式閥門，避免了鉆井液的潔凈度對壓差式閥門的影響。
[0021]為了便于引導(dǎo)承壓滑塊15沿著接管12運(yùn)動(dòng)，接管12構(gòu)造為其下游部分的內(nèi)徑小于其上游部分的內(nèi)徑，即接管12的下游部分徑向向里縮小而在接管12的內(nèi)部形成變徑。承壓滑塊15也構(gòu)造成與接管12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相匹配的形狀。如圖1所示，承壓滑塊15的橫截面成“T”形(圖1中僅顯示了承壓滑塊15的一半)，其中承壓滑塊15直徑較大的部分與接管12內(nèi)徑較大的部分相配合，而承壓滑塊15直徑較小的部分插入到接管12內(nèi)徑較小的部分中，使得承壓滑塊15在接管12內(nèi)的軸向運(yùn)動(dòng)更為穩(wěn)定。優(yōu)選地，在接管12的變徑處設(shè)置了貫穿接管12的側(cè)壁的排液孔17。排液孔17使得當(dāng)與承壓滑塊15相配的接管12的區(qū)域內(nèi)存在液體時(shí)，這些液體能夠通過排液孔17而排出從而不會(huì)影響承壓滑塊15的滑動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，承壓滑塊15的小端與接管12內(nèi)徑較小的部分通過剪切銷16相連。
[0022]如圖1所示，接管12上游端的內(nèi)徑小于殼體11的內(nèi)徑。為了便于在后期施工中將旋流鞋10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鉆除，在閥座21、殼體11和接管12的上游端部形成的空間內(nèi)設(shè)置有水泥環(huán)18。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，閥座21和/或殼體11與水泥環(huán)18相接觸的面上設(shè)置有多個(gè)凹槽13、13’。這些凹槽13有助于閥座21與水泥環(huán)18固定連接。
[0023]為了使得閥座21或承壓滑塊15的結(jié)構(gòu)更加簡單，可將閥座21或承壓滑塊15制造為軸向尺寸較小，并且在閥座21和承壓滑塊15之間固定安裝襯套19。在一個(gè)實(shí)施例中，襯套19的外壁與接管12的內(nèi)壁固定連接，例如襯套19與接管12為螺紋連接。這使得承壓滑塊能承受更高的壓差，并使得旋流鞋10整體的裝配更加方便。
[0024]下面來描述通過旋流鞋10建立流體循環(huán)的過程。
[0025]在初始狀態(tài)中，承壓滑塊15覆蓋旋流通道14并且壓差式閥門處于關(guān)閉狀態(tài)而切斷流體通道。在套管內(nèi)外建立液體循環(huán)時(shí)，向殼體11內(nèi)充入液體并加壓以打開壓差式閥門。當(dāng)閥球22與球座21脫開、流體通道連通，流體進(jìn)入旋流鞋10內(nèi)部的流體通道內(nèi)。繼續(xù)向流體加壓，當(dāng)壓力到達(dá)預(yù)定值后，剪切銷16被剪斷。在流體壓力作用下，承壓滑塊15沿軸向朝向下游運(yùn)動(dòng)，露出旋流通道14，流體從旋流通道14內(nèi)流出從而在套管內(nèi)外建立起流體循環(huán)。
[0026]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種旋流鞋，包括， 中空的殼體，在所述殼體的下游端部安裝有中空的接管而形成流體通道，在所述接管上還設(shè)置有貫穿接管側(cè)壁的旋流通道， 在所述殼體內(nèi)部以固定方式設(shè)置有能切斷或連通所述流體通道的壓差式閥門， 在所述接管內(nèi)部的設(shè)置有能夠沿軸向運(yùn)動(dòng)并且能覆蓋所述旋流通道的承壓滑塊，所述承壓滑塊通過剪切銷連接于所述接管， 在初始狀態(tài)中，所述承壓滑塊覆蓋所述旋流通道并且所述壓差式閥門處于關(guān)閉狀態(tài)而切斷所述流體通道，在套管內(nèi)外建立液體循環(huán)時(shí)，向所述殼體內(nèi)充入液體并加壓打開所述壓差式閥門以連通所述流體通道，當(dāng)加壓到預(yù)定值后，剪切銷被剪斷，所述承壓滑塊沿軸向朝向下游運(yùn)動(dòng)，露出所述旋流通道從而建立液體循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流鞋，其特征在于，所述承壓滑塊的直徑與所述接管的內(nèi)徑相匹配以封閉所述流體通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋流鞋，其特征在于，所述接管構(gòu)造為其下游部分的內(nèi)徑小于其上游部分的內(nèi)徑，所述承壓滑塊構(gòu)造為與所述接管內(nèi)部結(jié)構(gòu)相匹配的形狀。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋流鞋，其特征在于，在所述接管的上游部分，所述旋流通道的下游還設(shè)置有貫穿接管側(cè)壁的排液孔。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋流鞋，其特征在于，所述壓差式閥門包括固定設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的閥座、固定設(shè)置在所述閥座內(nèi)部并且能朝向上游方向施加作用力的彈簧和固定連接在所述彈簧的上游端并且與所述閥座密封接觸的閥球。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋流鞋，其特征在于，所述接管上游端的內(nèi)徑小于所述殼體的內(nèi)徑，從而所述接管的上游端部在所述殼體內(nèi)形成臺(tái)階。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋流鞋，其特征在于，在所述閥座、殼體和所述接管的上游端部形成的空間內(nèi)設(shè)置有水泥環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋流鞋，其特征在于，所述閥座和/或所述殼體與所述水泥環(huán)相接觸的面上設(shè)置有多個(gè)凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到8中任一項(xiàng)所述的旋流鞋，其特征在于，在所述閥座和所述承壓滑塊之間還固定安裝有襯套。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋流鞋，其特征在于，所述襯套的外壁與所述接管的內(nèi)壁固定連接。
【文檔編號(hào)】E21B7/20GK103967412SQ201310028424
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月24日
【發(fā)明者】張明昌, 譚春勤, 鄭曉志, 楚廣川, 張然 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院