[发明专利]环空分流短节(FDJ)及其相关计算方法

权利要求书

1.本发明所涉及的一种环空分流短节，其特征在于，所述环空分流短节包括：具有旁通孔道的中空环空分流短节喷头体，能与钻杆相连接的钻杆接头。所述环空分流短节可以安装多个喷嘴，喷嘴的喷射方向与钻柱轴线方向平行，且往上方喷射，所述喷嘴可为普通三牙轮钻头喷嘴，喷嘴的直径可以根据需要调整；所述钻杆接头上部有与钻杆连接的螺纹部，下部有与环空分流短节喷头体连接的螺纹部，所述环空分流短节喷头体上部有与钻杆接头连接的螺纹部，下部有与钻铤连接的螺纹部。环空分流短节相关计算方法包括：计算确定环空分流短节安装喷嘴的直径大小，计算安装环空分流短节后，井内流体携岩能力指标的计算等。

2.如权利要求1所述的环空分流短节喷头体，其特征在于，环空分流短节喷头体中间有大孔道，其周围开了若干用于安装喷嘴的相对较小的孔道，方向与钻柱轴线一致。孔道在螺纹部下端一段距离后与中间大孔道相连。钻井流体可通过该孔道直接进入环形空间。

3.如权利要求2所述的环空分流短节喷头体的旁通孔道，其特征在于，其加工成可以安装普通三牙轮钻头喷嘴的孔型，通过卡环固定喷嘴，通过密封圈密封、通过垫圈调整安装喷嘴。其喷嘴的直径很容易根据需要作出调整，从而很容易的调整环空分流短节的分流量。

4.如权利要求1所述的环空分流短节，其特征在于，其喷头体的最大外径比井眼小，最好和钻铤尺寸相当，并且在井眼中不形成支点。其钻杆接头与喷头体相连部分外径足够小，不遮挡喷嘴喷出的流体，钻杆接头细端部分足够长，喷嘴喷出的高速流体不冲蚀钻杆接头的接头部。

5.如权利要求1所述的环空分流短节安装喷嘴尺寸计算，其特征在于根据井身结构和钻柱结构自动划分计算单元长度，计算出喷嘴总的截面积后，在可选用的喷嘴系列里优化喷嘴组合，最后通过选定的喷嘴计算整个井眼内流体流动的压力剖面及携岩能力指标。

6.如权利要求6所述的计算方法其特征在于包含以下计算步骤：

1)通过给定的地质条件，以及钻井参数、气体参数和环境参数，通过设定的最小动能比，用最小动能法计算最小注入流量；

2)在给定流量的情况下，计算环空压力到环空分流短节处的压力，以及分流短节喷嘴下游的压力；

3)通过井眼直径和钻铤参数，用最小动能原理预测需流经井底钻头处的流量；

4)计算环空压力分布；

5)通过钻头喷嘴的尺寸，计算钻头喷嘴上游的压力；

6)通过管内流，计算在钻铤上部的环空分流短节内的压力。即环空分流短节喷嘴上游的压力；

7)计算所需要的环空分流短节喷嘴的总截面积；

8)通过总的截面积，选择合适的喷嘴组合；

9)选定喷嘴后，计算整个循环系统的压力。