[实用新型]一种新型涡轮式井下振动固井装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型涡轮式井下振动固井装置，属石油工业钻井行业固井配套设备技术领域。

背景技术

我国大中型含油气盆地，地质条件非常复杂，固井质量不高一直是影响油气生产和油井寿命的一个主要因素。提高固井质量是保证油气井寿命、提高采收率及合理开发油气田的关键技术之一。实践和理论都表明，在注水泥过程中套管柱的振动可以提高水泥石强度和水泥浆顶替效率，消除水泥中的气泡，形成完好的水泥环，还可以缩短候凝时间，有利于提高一、二界面的胶结强度，防止固井后的油、气、水混窜。振动是提高固井质量行之有效的方法。

目前国内外振动固井普遍采用的装置是地面机械敲击式套管柱振动装置，或井口环空侯凝期间低频脉冲发生装置。采用这些装置需大量的地面配套设施和辅助工具，且改善固井质量效果不明显。另外有一种置于套管柱浮箍以下的井下水力脉冲固井振动装置，其性能优于上述两种振动装置，在固井作业洗井、替浆过程中能降低钻井液切力，可提高紊流替浆效率。但该装置振动频率可控性差、压力波动幅度小，且侧流孔对井壁冲刷比较厉害，在遇到大颗粒杂质容易出现堵塞注浆通道，导致振动装置失效，进而影响到固井作业的进度和质量。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一套置于套管鞋处、由若干涡轮节组成，通过对部分涡轮节加装偏心块，在高压流体作用下，涡轮节带动偏心块旋转而产生横向周期性振动并沿套管柱轴向传播，达到在套管下放、注前置液及替浆等固井全过程产生振动，能显著提高水泥顶替效率和固井质量，且结构简单，工作安全可靠，便于制造和使用成本低的新型涡轮式井下振动固井装置。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的：

一种新型涡轮式井下振动固井装置，它由外筒体、单作用涡轮节、双作用涡轮节和下承托盘构成，其特征在于：双作用涡轮节和单作用涡轮节交替安装在外筒体内，双作用涡轮节和单作用涡轮节由心轴两端的公母接头串接，下承托盘安装在最下一个单作用涡轮节的下端，双作用涡轮节、单作用涡轮节和下承托盘通过螺钉固装在外筒体内；所述的单作用涡轮节由导流盘、心轴和涡轮叶片组成，涡轮叶片固装在心轴上，心轴与导流盘连接；所述的双作用涡轮节由导流盘、心轴、偏心块和涡轮叶片组成，涡轮叶片固装在心轴上，涡轮叶片上安装有偏心块，心轴与导流盘连接；所述的导流盘上制作有倾斜导流孔。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

该新型涡轮式井下振动固井装置由多个双作用涡轮节和单作用涡轮节两种基本结构的单元节组成，二者按一定顺序交替安装在外筒体中，整个装置置于套管柱底端，随套管柱下到井底。高压流体通过涡轮节导流盘的导流倾斜孔，然后作用于两种涡轮节的叶片上，驱动涡轮节产生旋转运动。单作用涡轮节只产生扭矩，双作用涡轮节同时产生扭矩和振动。流体最终从振动装置下端的下承托盘导流孔流出。该装置采用两种类型涡轮节串接结构，一方面有效分散了轴向载荷，大大降低涡轮节轴向摩阻产生的反扭矩，提高了振动装置工作的可靠性；避免了现有固井振动装置可能遇到的大颗粒杂质卡转、堵塞流体通道进而造成憋泵等井下固井事故及流体侧向流动对井壁的冲蚀作用，有效的保护了井壁。另一方面可通过调整流量、单作用涡轮节和双作用涡轮节的数目，以及双作用涡轮节中偏心块的质量来改变振动装置的工作性能。该新型涡轮式井下振动固井装置不受井深和井类型限制，适宜在石油钻井领域的直井、大位移井、定向井及水平井下工作，且结构简单，使用寿命长、工作可靠，能有效提高水泥浆顶替效率，明显改善固井质量。

附图说明：

图1为一种新型涡轮式井下振动固井装置的结构示意图；

图2为一种新型涡轮式井下振动固井装置的剖视图；

图3为图2中A—A处的双作用涡轮节的截面剖视图；

图4为图2中B—B处的单作用涡轮节的截面剖视图；

图中：1、外筒体，2、导流盘，3、倾斜导流孔，4、心轴， 5、偏心块，6、涡轮叶片，7、螺钉，8、下承托盘，9、单作用涡轮节，10、双作用涡轮节，11、公母接头。

具体实施方式：