專利名稱：一種用于降低井下鉆井液固相含量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種井下鉆井液固相分離設(shè)備，它是在不改變現(xiàn)有的地面固控設(shè)備的基礎(chǔ)上，進ー步降低進入鉆頭的鉆井液固相含量。它解決了鉆井エ藝對鉆井液兩種要求的矛盾，ー是快速鉆進所要求的低固相、低密度鉆井液；ニ是為維護井壁，保護油氣層所要求的較高密度、適當(dāng)固相的鉆井液。
背景技術(shù)：
長期以來，國內(nèi)外研究機構(gòu)投入了大量的人力和物力，開展鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的研究，目前已研制出相對完善的鉆井液地面固控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)五級鉆井液浄化。但隨著鉆井 深度和地層壓カ的増加，為增加井壁穩(wěn)定性，避免壓差卡鉆，必然會在鉆井液中加入固相重組分，以增大鉆井液的密度。隨著鉆井液密度的増大，鉆井速度將迅速下降，鉆頭磨損明顯加劇。為此，國外提出了井下鉆井液處理裝置，采用此裝置，既能保持環(huán)空鉆井液密度，保持井壁穩(wěn)定，又能降低水眼處鉆井液粘度和密度，減輕水眼的磨損，提高當(dāng)量水馬力，充分發(fā)揮高壓噴射水力破巖和清巖的作用。同吋，由于井底鉆井液固相含量的減少，將減輕鉆頭牙齒的磨損，提高鉆頭的壽命和機械鉆速。但此裝置尚有材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面的問題，因此還需要進ー步的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種用于井下鉆井液固相控制的裝置，用于解決鉆深井、超深井固相含量高所帶來的鉆速低問題。同時，它也解決了鉆井エ藝對鉆井液兩種要求的矛盾，ー是快速鉆進所要求的低固相、低密度鉆井液；ニ是為維護井壁，保護油氣層所要求的較高密度、適當(dāng)固相的鉆井液。本發(fā)明為達上述目的所采用的技術(shù)方案是此裝置由上部接頭和下部接頭組成，上部接頭連接鉆鋌，下部接頭連接鉆頭。下部接頭套筒的底部開有圓柱銷孔，通過圓柱銷固定旋流發(fā)生器，旋流發(fā)生器的中間開有溢流ロ，通過螺紋與溢流管連接，旋流發(fā)生器的側(cè)面開有凹槽，里面裝有O型圏，旋流發(fā)生器的上部通過螺紋與水力旋流器連接，水力旋流器的頂部與回流體形成圓錐面連接，回流體通過螺紋與下部接頭的內(nèi)筒連接，回流體上有鉆井液入口流道和底流流道，回流體的底流流道的出ロ處裝有回流噴嘴。所述的水力旋流器的錐角一般在10° 15°之間，回流噴嘴的當(dāng)量直徑與溢流管的直徑比一般在2 3之間。本發(fā)明的有益效果進入此裝置的鉆井液在水力旋流器離心分離的作用下，低固相、低密度鉆井液流向鉆頭，高固相、高密度鉆井液流向環(huán)空，實現(xiàn)井下鉆井液固相分離。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為上部接頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為A-A處的剖面示意圖。
圖4為四入口式旋流發(fā)生器主視圖。圖5為四入口式旋流發(fā)生器俯視圖。圖6為兩入口式旋流發(fā)生器主視圖。圖7為兩入口式旋流發(fā)生器俯視圖。圖8為回流噴嘴主視圖。圖9為回流噴嘴俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明。 圖I所示，此裝置主要由上下兩部分構(gòu)成，上部接頭I連接上部鉆鋌部分，下部接頭7的下部連接鉆頭。下部接頭7的內(nèi)部主要裝有回流體2、水力旋流器4、旋流發(fā)生器5、圓柱銷8。旋流發(fā)生器5通過下部的圓柱銷8與上部接頭7進行固定，旋流發(fā)生器5與下部接頭7的內(nèi)壁使用O型圈6進行密封，旋流發(fā)生器5的中間通過絲扣與溢流管10相連，旋流發(fā)生器5的上部通過絲扣與水力旋流器4相連，水力旋流器4的上部通過圓錐面與回流體2進行連接密封，回流體2通過絲扣與下接頭7的內(nèi)壁進行連接，回流體2集鉆井液入口12與回流流道11于一體，回流流道11的末端裝有回流噴嘴3。本發(fā)明鉆井液循環(huán)過程為鉆井液由井口經(jīng)鉆柱、鉆鋌進入此裝置的上接頭1，由上接頭I進入回流體2的鉆井液入口流道12，經(jīng)入口流道12進入到下部接頭7和水力旋流器4之間的環(huán)空，然后由環(huán)空通過水力旋流器4和旋流發(fā)生器5的入口 9進入旋流發(fā)生器5中，鉆井液經(jīng)過旋流發(fā)生器5的旋轉(zhuǎn)加速作用，實現(xiàn)在水力旋流器4中的固相離心分離，此后鉆井液分成兩部分流動。第一部分是高固相、高粘度鉆井液經(jīng)過回流流道11，最后由回流噴嘴3噴出，流向環(huán)空；第二部分是低固相、低粘度鉆井液經(jīng)溢流管10流出，流入鉆頭。從而實現(xiàn)了井下鉆井液的固相分離，提高了鉆井液清巖、攜巖的能力，最終達到提高鉆井速度的目的。此外，該裝置可以根據(jù)鉆井的深度，所鉆遇地層的不同可以調(diào)節(jié)回流噴嘴3的大小，回流噴嘴3可以使用ー個也可以使用兩個。旋流發(fā)生器的進ロ可以為圖4、5所示的四入口式，也可以選擇圖5、6所示的兩入口式。
權(quán)利要求
1.一種用于降低井下鉆井液固相含量的裝置，其特征是由上部接頭(I)和下部接頭(7)組成，上部接頭(I)連接鉆鋌，下部接頭(7)連接鉆頭，下部接頭(7)內(nèi)壁的底部開有圓柱銷孔，通過圓柱銷(8)固定旋流發(fā)生器(5)，旋流發(fā)生器(5)的中間開有溢流口，通過螺紋與溢流管(10)連接，旋流發(fā)生器(5)的側(cè)面開有凹槽，里面裝有O型圈￠)，旋流發(fā)生器(5)的上部通過螺紋與水力旋流器(4)連接，水力旋流器(4)的頂部與回流體(2)形成圓錐面連接，回流體⑵通過螺紋與下部接頭(7)的內(nèi)筒連接，回流體(2)上有鉆井液入口流道(12)和回流流道(11)，回流體(2)的回流流道(11)的出口處裝有回流噴嘴(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于降低井下鉆井液固相含量的裝置，其特征在于，所述的水力旋流器(4)的錐角一般在10° 15°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于降低井下鉆井液固相含量的裝置，其特征在于，所述的回流噴嘴⑶的當(dāng)量直徑與溢流管(10)的直徑比一般在2 3之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于井下降低鉆井液固相含量的裝置，它是在不改變現(xiàn)有的地面固控設(shè)備的基礎(chǔ)上，進一步降低進入鉆頭的鉆井液固相含量。它解決了鉆井工藝對鉆井液兩種要求的矛盾，一是快速鉆進所要求的低固相、低密度鉆井液；二是為維護井壁，保護油氣層所要求的較高密度、適當(dāng)固相的鉆井液。解決方案是在地面水力旋流器研究的基礎(chǔ)上，選擇倒置的水力旋流器作為井下鉆井液固相分離的設(shè)備。水力旋流器的上部裝有回流體，回流體的中心兩側(cè)有鉆井液流入流道，中心另外兩側(cè)有斜向上的水力旋流器回流流道和回流噴嘴安裝結(jié)構(gòu)。水力旋流器的下部連接旋流發(fā)生器，旋流發(fā)生器上裝有溢流管。旋流發(fā)生器通過圓柱銷固定在下部接頭的最底端。
文檔編號B01D21/26GK102657963SQ20121006967
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者劉天科, 徐依吉, 李翔, 段鵬, 靳紀(jì)軍 申請人:中國石油大學(xué)(華東)