[实用新型]涡轮式井下振动固井装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及涡轮式井下振动固井装置，主要用于油田钻井后对套管与井壁之间的环形空间内注入的水泥浆固井进行振动。

背景技术

在油田钻井后，井的孔径大于套管的直径，在套管与井壁之间形成环形区域，在该区域内注以水泥浆或用其它材料填充的过程叫固井，其目的是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。现有技术是直接将水泥浆注入套管与井壁之间的环形空间内，直至水泥浆达到设计高度，这样导致水泥浆的密实程度低，水泥浆中有气泡，井壁的凹陷处不易被填满，候凝时间长，固井后候凝“失重”时油、气、水窜，固井质量无法保障。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种使水泥浆密实且填实井壁上的凹陷处，消除水泥浆中的气泡，形成完好的水泥环，缩短候凝时间，防止固井后候凝“失重”时油、气、水窜，有利于提高两个界面的胶结强度，提高固井质量的涡轮式井下振动固井装置。

本实用新型涡轮式井下振动固井装置的技术方案是：其特征在于包括圆筒形的主体，主体的一头连接接箍，接箍与主体经螺纹相连接，在主体中制有卡台，卡台上设置3个以上的承托板，承托板之间相间设置偏心叶轮或者叶轮，所述偏心叶轮和叶轮分别为2—4个，在主体中位于偏心叶轮或叶轮的顶部连接顶部承托板，顶部承托板上面经卡簧与主体相固定，所述承托板包括承托板本体，承托板本体经柱销与主体相固定，在承托板本体中间制有连接轴孔，承托板本体的四周制有导流孔，所述偏心叶轮包括第一中心轴，第一中心轴上制有第一导流叶片，第一导流叶片之间有第一导流槽，第一导流叶片外侧连接偏心块，在第一中心轴一头制有第一插销，另一头制有第一插套，第一插套中制有第一插孔，第一插套与偏心叶轮下部承托板的连接轴孔相配合，所述叶轮包括第二中心轴，第二中心轴上制有第二导流叶片，第二导流叶片之间有第二导流槽，在第二中心轴一头制有第二插销，另一头制有第二插套，第二插套中制有第二插孔，第二插套与叶轮下部承托板的连接轴孔相配合，同时第二插孔与偏心叶轮上的第一插销相配合，所述顶部承托板包括顶部承托板本体，顶部承托板本体经插销与主体相固定，在顶部承托板本体中间制有中心轴孔，顶部承托板本体的四周制有斜导孔，斜导孔与第一导流槽或第二导流槽的方向相反。

本实用新型公开了一种涡轮式井下振动固井装置，将主体的上头与接箍螺纹连接，接箍的另一头与套管柱的底部螺纹连接，并将连接好的主体伸入井底，在套管与井壁之间浇注水泥浆时，往主体内灌注水，水通过顶部承托板的斜导孔冲击叶轮的第二导流叶片，使第二导流叶片产生旋转，水经第二导流叶片之间的第二导流槽向下流动，流经承托板的导流孔，再向下冲击偏心叶轮，使偏心叶轮的第一导流叶片产生旋转，第一导流叶片带动偏心块产生旋转，水再继续向下流动，穿过承托板的导流孔，并向下冲击下一个叶轮，直至最后从本体底部流出（也可以将偏心叶轮和叶轮的位置对调，即在顶部承托板下先设置偏心叶轮，偏心叶轮下设置承托板，承托板下再设置叶轮），由于水带动偏心叶轮转动，偏心叶轮带动偏心块转动，偏心块旋转使整个本体产生周期性载荷，本体经接箍连接套管柱，套管柱在该作用下产生振动，振动波从井底向上传递，进而在整个环形空间内形成振动波场，振动波冲刷套管柱和井壁上的泥饼，改善水的流变性能，使水易于流动，从而提高顶替效率，有利于水泥环与套管柱和井壁胶结，消除水泥中的气泡，形成完好的水泥环，缩短候凝时间，防止固井后候凝“失重”时油、气、水窜，有利于提高两个界面的胶结强度，从而提高固井的质量。

本实用新型涡轮式井下振动固井装置，所述的偏心叶轮的直径小于叶轮的直径。所述第一插套上制有第一定位挡环，第一定位挡环与承托板上面相接触，第二插套上制有第二定位挡环，第二定位挡环与承托板上面相接触。有了第一定位挡环对偏心叶轮进行定位，避免偏心叶轮产生轴向移动，有了第二定位挡环对叶轮进行定位，避免叶轮产生轴向移动。

附图说明

图1是本实用新型涡轮式井下振动固井装置的结构示意图；

图2是顶部承托板的俯视示意图；

图3是承托板的俯视示意图；

图4是叶轮的结构示意图；

图5是偏心叶轮的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种涡轮式井下振动固井装置，如图1—图5所示，其特征在于：包括圆筒形的主体1，主体的一头连接接箍2，接箍与主体经螺纹相连接，在主体中制有卡台11，卡台上设置3个以上的承托板3，承托板之间相间设置偏心叶轮4或者叶轮5，所述偏心叶轮和叶轮分别为2—4个，在主体1中位于偏心叶轮或叶轮的顶部连接顶部承托板6，顶部承托板上面经卡簧7与主体相固定，所述承托板3包括承托板本体31，承托板本体经柱销32与主体1相固定，在承托板本体中间制有连接轴孔33，承托板本体的四周制有导流孔34，所述偏心叶轮4包括第一中心轴41，第一中心轴上制有第一导流叶片42，第一导流叶片之间有第一导流槽43，第一导流叶片外侧连接偏心块44，在第一中心轴一头制有第一插销45，另一头制有第一插套46，第一插套中制有第一插孔47，第一插套与偏心叶轮下部承托板3的连接轴孔33相配合，所述叶轮5包括第二中心轴51，第二中心轴上制有第二导流叶片52，第二导流叶片之间有第二导流槽53，在第二中心轴一头制有第二插销54，另一头制有第二插套55，第二插套中制有第二插孔56，第二插套与叶轮下部承托板3的连接轴孔33相配合，同时第二插孔56与偏心叶轮4上的第一插销45相配合，所述顶部承托板6包括顶部承托板本体61，顶部承托板本体经插销62与主体1相固定，在顶部承托板本体中间制有中心轴孔63，顶部承托板本体的四周制有斜导孔64，斜导孔与第一导流槽43或第二导流槽53的方向相反。将主体1的上头与接箍2螺纹连接，接箍2的另一头与套管柱的底部螺纹连接，并将连接好的主体1伸入井底，在套管与井壁之间浇注水泥浆时，往主体1内灌注水，水通过顶部承托板6的斜导孔64冲击叶轮5的第二导流叶片52，使第二导流叶片产生旋转，水经第二导流叶片之间的第二导流槽53向下流动，流经承托板3的导流孔34，再向下冲击偏心叶轮4，使偏心叶轮的第一导流叶片42产生旋转，第一导流叶片带动偏心块44产生旋转，水再继续向下流动，穿过承托板3的导流孔34，并向下冲击下一个叶轮，直至最后从本体1底部流出（也可以将偏心叶轮4和叶轮5的位置对调，即在顶部承托板6下先设置偏心叶轮，偏心叶轮下设置承托板3，承托板下再设置叶轮），由于水带动偏心叶轮4转动，偏心叶轮带动偏心块44转动，偏心块旋转使整个本体产生周期性载荷，本体经接箍2连接套管柱，套管柱在该作用下产生振动，振动波从井底向上传递，进而在整个环形空间内形成振动波场，振动波冲刷套管柱和井壁上的泥饼，改善水的流变性能，使水易于流动，从而提高顶替效率，有利于水泥环与套管柱和井壁胶结，消除水泥中的气泡，形成完好的水泥环，缩短候凝时间，防止固井后候凝“失重”时油、气、水窜，有利于提高两个界面的胶结强度，从而提高固井的质量。所述的偏心叶轮4的直径小于叶轮5的直径。所述第一插套46上制有第一定位挡环48，第一定位挡环与承托板3上面相接触，第二插套55上制有第二定位挡环57，第二定位挡环与承托板3上面相接触。有了第一定位挡环48对偏心叶轮4进行定位，避免偏心叶轮4产生轴向移动，有了第二定位挡环57对叶轮5进行定位，避免叶轮5产生轴向移动。