CN107013170A - 一种水力旋转式引鞋 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水力旋转式引鞋，由套管接头、旋转体和圆锥轴承1组成，所述套管接头为中空的圆柱桶，其外径略大于套管外径，其下部有钻井液通道，顶端有内螺纹4，底端有补强点5；所述套管接头和旋转体通过圆锥轴承1连接，圆锥轴承通过密封圈6嵌于圆柱桶底；所述旋转体为半球体，其直径略大于套管外径，其上部的钻井液通道与套管接头下部的钻井液通道连通，上端面带有螺旋叶片2，侧面带有弧锥形刮刀3，半球体内部有两层涡轮流道，第一层涡轮流道7的泄流孔朝向套管柱，第二层涡轮流道8的泄流孔设置在相邻刮刀之间的凹部。本发明原理可靠，结构简单，成本低廉，既能减小下套管摩阻，又具有划眼功能，具有广阔的市场前景。

Description

一种水力旋转式引鞋
技术领域
本发明涉及石油天然气开发领域固井过程中使用的一种水力旋转式引鞋。
背景技术
传统引鞋在下套管时起到的作用非常单一，因为传统引鞋是固定不动的，并且引鞋的外径与套管外径一样，下套管摩阻非常大，不能解决井眼缩径问题，不能提高钻井液的携屑能力，影响下套管速度，甚至出现卡死，导致无法顺利将套管下入井内，对固井质量造成影响。中国发明专利“一种旋转引鞋”（201310568676.6）由于钻井液流经涡轮叶片提供的动力小，无法使井下的钻井液形成紊流流动从而提高钻井液的携屑能力；其旋转座底端呈圆锥形，底端大上端小加之动力小，遇到长水平段或地层坍塌时很容易***地层导致卡死。为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明设计了一种适用于长水平段及地层坍塌情况的水力旋转引鞋。该引鞋能够减小下套管摩阻，提高钻井液携屑能力，防止***地层卡死，解决井眼缩径、地层坍塌等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水力旋转式引鞋，该水力旋转式引鞋原理可靠，结构简单，成本低廉，既能减小下套管摩阻，又具有划眼功能，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种水力旋转式引鞋，由套管接头、旋转体和圆锥轴承组成。
所述套管接头为中空的圆柱桶，其外径略大于套管外径，其下部有钻井液通道，顶端有内螺纹，底端有补强点；所述套管接头和旋转体通过圆锥轴承连接，圆锥轴承通过密封圈嵌于圆柱桶底；所述旋转体为半球体，其直径略大于套管外径，其上部的钻井液通道与套管接头下部的钻井液通道连通，上端面带有螺旋叶片，侧面带有弧锥形刮刀，半球体内部有两层涡轮流道，给旋转体提供动力，并冲洗叶片和刮刀。
所述套管接头和套管通过螺纹连接。
所述套管接头底端的补强点有4个，均匀分布于套管接头底端，该补强点能够保证旋转式引鞋工作过程中结构的强度及完整性。
旋转体内部有两层涡轮流道，钻井液高速通过流道时形成的反作用力带动旋转体旋转，旋转体上端面有螺旋叶片，能防止旋转体卡死及带动钻井液旋转，旋转体外面的弧锥形刮刀有4个，均匀分布在旋转体侧面，在下套管时起到划眼和扰流的作用。
所述两层涡轮流道，第一层涡轮流道的泄流孔朝向套管柱，高速喷射出的钻井液在螺旋叶片的搅动下，在套管柱周围形成紊流，达到冲洗井壁提高固井质量和减小套管下入阻力的效果；第二层涡轮流道的泄流孔设置在相邻刮刀之间的凹部，起到清洗刀口的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）水力旋转式引鞋的旋转体的最大外径大于套管柱的外径，使得套管柱下端不与井壁接触，减小下套管摩阻；
（2）水力旋转式引鞋旋转体上端带有螺旋叶片，当旋转体旋转时叶片带动钻井液形成紊流流动，提高了钻井液的携屑能力，减小了下套管摩阻；
（3）水力旋转式引鞋旋转体内设有两层流道，第一层流道起到冲洗旋转体上端的螺旋叶片、给旋转体提供动力、防止旋转体卡死和扰动钻井液的作用；第二层流道起到冲洗刮刀刀口、给旋转体提供动力、防止旋转体卡死和扰动钻井液的作用；
（4）水力旋转式引鞋旋转体外面设有4个弧锥形刮刀，均匀分布在旋转体侧面，在下套管时起到划眼、绕流和防卡死的作用。
附图说明
图1是本发明水力旋转式引鞋的结构示意图。
图2是图1中A-A剖面图。
图3是图1中B-B剖面图。
图4是图1中C-C剖面图。
图中：
1-圆锥轴承、2-螺旋叶片、3-弧锥形刮刀、4-内螺纹、5-补强点、6-密封圈、7-第一层涡轮流道、8-第二层涡轮流道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
参看图1、图2、图3、图4。
一种水力旋转式引鞋，由套管接头、旋转体和圆锥轴承1组成。所述套管接头为中空的圆柱桶，其外径略大于套管外径，其下部有钻井液通道，顶端有内螺纹4，底端有补强点5；所述套管接头和旋转体通过圆锥轴承1连接，圆锥轴承通过密封圈6嵌于圆柱桶底；所述旋转体为半球体，其直径略大于套管外径，其上部的钻井液通道与套管接头下部的钻井液通道连通，上端面带有螺旋叶片2，侧面带有弧锥形刮刀3，半球体内部有两层涡轮流道，给旋转体提供动力，并冲洗叶片和刮刀。
所述两层涡轮流道，第一层涡轮流道7的泄流孔朝向套管柱；第二层涡轮流道8的泄流孔设置在相邻刮刀之间的凹部。
本发明的工作原理为：在套管下入过程中，钻井液通过套管接头进入旋转体时流体截面减小，钻井液流速加快，套管柱轴向的反作用力增大便于套管的下入；高速钻井液流经两层流道时，钻井液对流道壁面的反作用力带动旋转体旋转，旋转体上的弧锥形刮刀跟着转动起来，实现了套管在下放过程中划眼的功能，减小了下套管摩阻，如地层坍塌和缩径，确保套管顺利下到井底。第一层流道的泄流孔倾斜朝向套管柱方向，起到冲洗螺旋刀片、防止旋转体卡死和扰动钻井液，从而提高钻井液携屑能力、减小下套管摩阻的作用；第二层流道的泄流孔开在相邻弧锥形刮刀之间的凹部，起到冲洗弧锥形刮刀刀口、防止旋转体卡死和扰动钻井液、减小下套管摩阻的作用。

Claims (4)

1.一种水力旋转式引鞋，由套管接头、旋转体和圆锥轴承（1）组成，其特征在于，所述套管接头为中空的圆柱桶，其外径略大于套管外径，其下部有钻井液通道，顶端有内螺纹（4），底端有补强点（5）；所述套管接头和旋转体通过圆锥轴承（1）连接，圆锥轴承通过密封圈（6）嵌于圆柱桶底；所述旋转体为半球体，其直径略大于套管外径，其上部的钻井液通道与套管接头下部的钻井液通道连通，上端面带有螺旋叶片（2），侧面带有弧锥形刮刀（3），半球体内部有两层涡轮流道，给旋转体提供动力，并冲洗叶片和刮刀。
2.如权利要求1所述的水力旋转式引鞋，其特征在于，所述两层涡轮流道，第一层涡轮流道（7）的泄流孔朝向套管柱，第二层涡轮流道（8）的泄流孔设置在相邻刮刀之间的凹部。
3.如权利要求1或2所述的水力旋转式引鞋，其特征在于，所述补强点有4个，均匀分布于套管接头底端。
4.如权利要求1或2所述的水力旋转式引鞋，其特征在于，所述弧锥形刮刀有4个，均匀分布在旋转体侧面。
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