[實用新型]一種旋流扶正器

有效

• 申請號: 201220381521.2
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN202866677U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 羅德明;舒秋貴;姚勇;焦建芳;尹宗國;洪少青;郭廣平;胡樹聯;呂聰;曾夏茂;熊躍;張大翔
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團西南石油局
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所 51106
• 代理人: 段雪茵

技術領域

本實用新型涉及石油氣田的井下作業工具，具體是一種在固井作業中使用的旋流扶正器。

背景技術

如圖1所示，旋流扶正器是一種安裝在套管上的、用以輔助提高注水泥頂替效率的裝置，由襯套1和布置在襯套1圓柱形周面上的導葉2構成。扶正器的導葉2具有一定的扶正作用，能夠提高套管在井眼的居中度，同時注水泥時、通過具有一定導流角的導葉2對流體進行導向，使流體流出扶正器后、環空中形成螺旋流。但是，現有結構的旋流扶正器設計存在以下幾點不足，需要進一步完善：

1）沒有充分考慮旋流扶正器結構本身的導流效果。不同結構的旋流扶正器導流效果不同，產生的能耗也不同。如圖1所示的單一形式，并不適用于所有的井下安全作業，而且實際使用時往往導流效率不高。

2）缺乏井下準入性能與導流效果的綜合分析評價。旋流扶正器的井下應用除了要考慮其導流效率，還要考慮其下入能力。不合理的結構的旋流扶正器下入可能導致沿途刮檫的虛泥皮或巖屑堵塞其流道，從而形成人工活塞，造成作業風險。

發明內容

本實用新型的目的在于：提供一種高效導流、安全可靠的旋流扶正器。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種旋流扶正器，包括襯套和導葉，導葉設置在襯套周面、呈螺旋狀排列，導葉之間形成螺旋流道；所述導葉型線為由襯套底部向上擴展的漸開線。

所述導葉內側頂部與相鄰導葉外側底部之間的連線與襯套的中心軸線平行。

所述導葉的導流角為40°～45°。

所述導葉在襯套表面的高度一致，導葉的內側面與外側面的曲度一致。

所述導葉是4片，呈90°夾角對稱均勻分布在襯套周面上。

所述導葉的兩端設置有過渡圓角。

本實用新型所產生的有益效果是：

本實用新型的旋流扶正器能減小導流的流體流動阻力，其流道斷面阻力自底向頂逐漸增大，流體更多的從阻力較小的近內壁區流走，從而減小了液體從導葉頂部的過流量，使流體得到更充分地導流，效果最優。本實用新型充分考慮了安全下入井眼的需要和充分導流的需要，提高了本類型裝置的實用性和高效性。本實用新型的旋流扶正器主要應用于石油天然氣能源開發鉆井領域中的固井作業。應用本實用新型的旋流扶正器可以提高固井質量，延長井的壽命，從而增加單井石油天然氣能源產量，因此本實用新型的旋流扶正器在石油天然氣能源開發領域前景廣闊。本實用新型結構簡單、加工簡易，利于大規模推廣和使用。

附圖說明

圖1是現有技術旋流扶正器的結構示意圖；

圖2是本實用新型旋流扶正器的結構示意圖；

圖3是圖2的俯視結構示意圖。

圖中標號表示：1-襯套、2-導葉、X-上導葉內側頂端與下導葉外側底端連線、Y-旋流扶正器中心軸線、a-導流角、m-導葉端面、n-圓角。

具體實施方式

如圖2、圖3所示，本實用新型是一種旋流扶正器，包括襯套1和若干個導葉2，導葉2對稱均勻設置在襯套1周面上、呈螺旋狀排列，導葉2之間形成螺旋流道。

本實用新型的創新點之一在于：導葉2的型線為由襯套1底部向上擴展的漸開線。不同形狀的導葉2，影響流體的過流面積及其對流體能量分布，對旋流扶正器本身段和出口段將產生不同的流場分布，造成不同的流體流動阻力，從而對流體的導流能力有著一定的影響。導葉2是4片，呈90°夾角對稱均勻分布在襯套1周面上。現有的旋流扶正器，很少就導葉2的形狀特征進行分析和論證。本實用新型經過理論分析和實驗驗證得出，漸開線型導葉2能減小流體流動阻力；尤其是導葉2是自襯套1的底部向頂部逐漸擴展的形狀，使旋流扶正器的螺旋流道由底部向頂部呈漸收式，因此旋流扶正器流道斷面阻力自底向頂逐漸增大，流體更多的從阻力較小的近內壁區流走，從而減小了液體從導葉2頂部的過流量，使流體得到更充分地導流。

由于扶正器（或導葉2）越長，其導流效果越好；但同時，流體流動阻力越大。因此，在通過合理設置導葉2的導流角a、高度和長度，提高其導流性能外，還要求扶正器下入時、導葉2外廓刮檫井壁的掉屑、掉塊不堵塞扶正器流道，不形成人工活塞。本具體實施方式中，導葉2在襯套1表面的高度一致，導葉2的內側面與外側面的曲度一致。導葉2內側頂部與相鄰的導葉2外側底部之間的連線（即上導葉內側頂端與下導葉外側底端連線X）與襯套1的中心軸線（即旋流扶正器中心軸線Y）平行。導葉2的兩端設置有過渡圓角n。使得導葉2所刮下的泥皮、巖屑完全不被下導葉阻擋，而由下游來的流體卻可被上導葉完全導向，從而實現既高效導流又能安全下入的效果。

同時，經理論分析與實驗驗證，導葉2的導流角a設計為40°～45°時，旋流扶正器的導流效率最高，其中：最優的導流角a設置為45°。