[實用新型]一種氣體鉆井用氣液混合工具

有效

• 申請號: 201320568538.3
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN203452700U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 羅整;蔣杰;溫杰;李金和;肖洲;劉貴義;王衛東;戴軼龍
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B21/14
• 分類號: E21B21/14;E21B7/18
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

技術領域

本實用新型涉及用于油氣田的一種氣體鉆井高效氣液混合工具，主要用于充氣泥漿鉆井和連續循環鉆井作業中。

背景技術

近年來，氣體鉆井在我國獲得迅速發展，已實施約300口直井。但是氣體鉆井技術的應用仍然受到地質及工程條件等因素的限制：純空氣鉆井時如鉆遇地層出水，攜砂效果差或不能將巖屑團帶離井筒引起卡鉆事故，因此充氣鉆井是解決氣體鉆井井下出水復雜問題的好工具。但若充氣鉆井時如鉆遇窄密度窗口地層或地層壓力變化較大層段，需要隨時計算并控制適合地層壓力的循環介質的密度，如若控制不好就會發生井漏或溢流，嚴重會發生井噴事故。因為充氣鉆井過程中，上返流體介質主要是氣液固三相流。若氣液混合不均勻就會明顯分出稀疏氣固兩相流和稠密液固兩相流。稀疏氣固兩相流在井筒中上升時氣流對巖屑的沖擊力及氣體粘性對巖屑的拖拽力較小，巖屑就會下沉到液體循環介質處，增加液固兩相流的的密度并減小其攜巖能力。

有效清除巖屑、凈化井眼及控制好循環介質密度是鉆井施工必須解決的問題。目前，應對攜巖問題主要是增加注氣量，例如，中國專利號“200420063985.4”公開了一種充氣鉆井氣液混合控制裝置，公開日為2006年02月08日。其基液主管線連接在基液應急管線上的三通上，基液主管線的尾端與噴嘴總成連接，氣體主管線的尾端分別連接有氣體應急管線及混合管線，混合管線的尾端連接在三通上，三通的另一端連接主管線，氣體應急管線的尾端連接在主管線上。

但是現有技術不能有效的解決該問題。主要原因在于：（1）注入量增大后，全井攜巖能量有所提高，但在井下環空截面積突變處由于稀疏氣固兩相流比例增大，巖屑沉降作用顯著，因注入量增加而增加攜巖能力不足以完全克服該段的沉降作用；（2）沿程能量損耗幾乎同比例增大。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種氣體鉆井用氣液混合工具。本實用新型能夠提高氣體鉆井氣液的混合能力，增加循環介質的密度均勻性，避免巖屑沉降引起卡鉆和其它井下復雜。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種氣體鉆井用氣液混合工具，包括工具本體，其特征在于：所述工具本體一端為混合液出口，另一端為氣體入口，混合液出口和氣體入口之間的工具本體上設置有泥漿入口，所述工具本體內設置有里管，里管上設置有篩孔，所述里管的開口端與工具本體的氣體入口端密封連接。

所述里管周向和軸向都均布有篩孔，軸向兩列篩孔中心連接線與軸線夾角在8°~12°之間，且里管上所有篩孔總截面積之和與氣體入口通徑的比值在1.8~2之間。

所述氣體入口通過螺紋連接有氣體入口接頭，氣體入口接頭與工具本體連接處設置有密封槽，密封槽內設置有密封圈，里管通過螺紋連接在氣體入口接頭上。

所述泥漿入口通過螺紋連接有泥漿入口接頭，螺紋連接后將泥漿入口接頭與工具本體焊接。

所述混合液出口、氣體入口和泥漿入口處均設置有由壬，氣體入口接頭通過母由壬與注氣管線連接，泥漿入口接頭通過公由壬與泥漿管線連接，混合液出口通過公由壬與立管連接。

采用本實用新型的優點在于：

一、本實用新型能使注入的氣體與泥漿充分混合均勻注入到井筒內，避免井筒內氣液混合物密度不均勻引發井下復雜。

二、本實用新型氣液混合能力強，在工具本體內腔時設置有里管，里管周向和軸向都均布有篩孔，尤其是軸向兩列篩孔中心連接線與軸線夾角在8°~12°之間，且里管上所有篩孔總截面積之和與氣體入口通徑的比值在1.8~2之間，使得每個篩孔相當于一個噴孔，噴出的高壓氣流與連續的泥漿流混合，能有效增加氣體與泥漿的混合能量及混合接觸面積，保證混合物密度均勻性。

三、本實用新型結構安全可靠，合理設計壁厚和選用由壬連接方式，有效緩解沖擊氣體及泥漿對本體的沖擊力，接頭密封性好及連接強度高。

四、本實用新型對氣體及泥漿的泵入要求不高，調節好氣液比就能達到高效混合目的，具有氣液混合能力強、結構安全可靠、適用性強、流體能量損失較小的效果，主要用于充氣泥漿鉆井和連續循環鉆井作業中。

綜上，本實用新型可有效降低氣體鉆井施工中巖屑沉積及控制好循環介質的密度均勻，能夠確保氣體鉆井作業成功。具有高效高安全性的特點，能夠有效提高氣液的混合能力，增加循環介質的密度均勻性，以達到避免鉆井過程中“邊噴邊漏”現象，且能提高外環空內巖屑的運移和懸浮能力，防止巖屑大量沉積，避免發生巖屑沉積卡鉆等井下復雜。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖