[發明專利]渦流發生器

有效

• 申請號: 201611195790.9
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106639930B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 張逸群;劉亞;袁鵬斌;余榮華;劉甘露;陳安明;文平;鄭衛良
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海;許春光

渦流發生器，屬于鉆井技術領域。上接頭包括鉆桿母扣、上圓柱體、上凸臺，上圓柱體外表面均勻設有上螺旋條，上凸臺端面軸向設有若干上過流孔，上過流孔與鉆桿母扣內孔連通；接頭包括下凸臺、下圓柱體、鉆桿公扣，下圓柱體外表面均勻設有若干下螺旋條，下凸臺端面軸向設有若干下過流孔，該過流孔與鉆桿公扣內孔連通；上、下接頭通過中心軸連接，渦輪套于中心軸上，渦輪兩端口分別套于上、下凸臺上，渦輪外表面均勻設有若干扶正條；渦輪端面軸向設有若干通孔，該通孔上、下端分別與上、下過流孔相通。流體經上過流孔流經渦輪通孔，沖擊渦輪，使扶正條旋轉，從而刮削巖屑，而后從下過流孔流出。

技術領域

本發明涉及一種渦流發生器，用于破壞巖屑床，屬于鉆井技術領域。

背景技術

在直井鉆井中，鉆屑在環空下沉的方向和鉆井液流動的方向平行相反，鉆井液可以有效的把巖屑帶到地面。但是在大斜度井段或水平井段鉆井中，鉆屑在重力的作用下垂直下沉，下沉的方向和鉆井液流動的方向具有一定的角度甚至垂直，鉆井液不能有效的把巖屑帶到地面，沉積的巖屑在井底形成一個墊層（又稱巖屑床），其產生的摩擦力阻礙了鉆壓的有效傳遞，嚴重時鉆壓加不上去，大大降低了鉆進速度，甚至造成卡鉆事故，并影響到固井質量。因此，如何清除井底巖屑床成為了鉆井工程技術人員致力攻克的難題之一。

目前，現場使用的巖屑床破壞器主要有輔助加壓器附帶軸向脈動破壞巖屑床、人字槽巖屑床破壞器、蓮花瓣型巖屑床破壞器。第一種巖屑床破壞器優點是自身摩阻小，工作頻率高，輔助加壓和清除巖屑床兼顧，不足之處是軸向運動時光滑的外表面對清除巖屑床效果不明顯，當中心軸達到最大行程時必須重新給鉆頭加壓；第二和第三種在鉆柱旋轉時對清除巖屑床具有較為顯著的效果，但是當滑動鉆進時, 由于巖屑床破壞器較長，出于控制井身質量的需要，往往把巖屑床破壞器接在動力鉆具上面，鉆進時動力鉆具以上的鉆具是不轉動的，因而上述的巖屑床破壞器也是不轉動的，這樣就失去了破壞巖屑床的作用，并產生額外的摩擦阻力阻礙鉆壓的有效傳遞。而打斜井段時經常采用滑動鉆進，非常渴望有一種好的巖屑床破壞器，但到目前為止，上述問題仍未得到較好解決。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的不足，在分析了井下工況及各種井下工具的基礎上，提供一種井下渦流發生器，用來破壞巖屑床。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：渦流發生器，其特征是，包括上接頭、下接頭以及渦輪，所述上接頭包括上部的鉆桿母扣、中部的上圓柱體、下部的上凸臺，所述鉆桿母扣與鉆桿連接，并與之相通；所述上圓柱體外表面均勻設有若干左旋或右旋的上螺旋條；所述上凸臺端面軸向設有若干上過流孔，上過流孔上端向上延伸并穿過上圓柱體，與鉆桿母扣內孔連通；

所述下接頭包括上部的下凸臺及芯軸、中部的下圓柱體、下部的鉆桿公扣，所述鉆桿公扣與鉆桿連接，并與之相通；所述下圓柱體外表面均勻設有若干下螺旋條，下螺旋條與上螺旋條旋向相反；下凸臺外徑與上凸臺外徑相同，下凸臺端面軸向設有若干下過流孔，該過流孔的下端向下延伸并穿過下圓柱體，與鉆桿公扣內孔連通；

所述上接頭、下接頭通過芯軸連接，所述渦輪中心設有通孔，并通過通孔套于芯軸上；所述渦輪兩端口分別套于上、下凸臺上，渦輪外表面均勻設有若干扶正條；所述渦輪端面軸向設有若干通孔，該通孔上、下端分別與上、下過流孔相通，流體經上過流孔流經渦輪通孔，沖擊渦輪，使扶正條旋轉，從而刮削巖屑，而后從下過流孔流出。

所述扶正條為豎直扶正條。

所述扶正條中部開有T形孔，孔內安放T形伸縮塊，T形孔與T形伸縮塊間隙配合。

所述T形孔由軸向孔、徑向孔構成，所述T形伸縮塊由軸向限位塊、徑向刮削塊構成，軸向限位塊置于軸向孔內，徑向刮削塊置于徑向孔內，軸向孔的深度大于軸向限位塊的厚度；

當扶正條處于渦輪下方時，對應的T形伸縮塊在離心力和重力作用下，伸出T形孔外，即徑向刮削塊刮削井底的巖屑，當扶正條處于渦輪上方時，對應的T形伸縮塊則縮回T形孔內。