[发明专利]空心球分离装置

说明书

本申请提供了一种空心球分离装置，包括：两端贯通的筒体；两端贯通的第一溢流管，其穿设于所述筒体内；所述第一溢流管的内径大于空心球的外径；两端贯通的第二溢流管，其穿设于所述筒体内，且所述第二溢流管与所述第一溢流管沿轴向相间隔；所述第二溢流管的内径大于空心球的外径；且所述第二溢流管的外径小于所述筒体的内径；第一导流叶，其设置于所述第一溢流管与所述筒体之间；所述第一导流叶用于使空心球和钻井液下行并发生旋流；第二导流叶，其设置于所述筒体内，且所述第二导流叶位于所述第一溢流管与所述第二溢流管之间，所述第二导流叶用于使所述空心球和钻井液下行并发生旋流。本申请实施方式提供了一种能提高分离效果的空心球分离装置。

技术领域

本申请涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种空心球分离装置。

背景技术

空心球分离装置可以用于在双密度钻井系统内使空心球与钻井液相分离。为了解决深水钻井中窄密度窗口的问题，上世纪90年代出现了双梯度钻井技术。该双梯度钻井技术是通过在隔水管环空底部注入低密度轻质介质，降低隔水管环空钻井液密度，使之与海水密度相当，这样在井筒中形成两个液柱压力梯度，使海底以下钻井液的密度可调范围相对变宽。

双梯度钻井系统按照注入的低密度轻质介质的不同可以分为注空心球、注低密度流体以及注气体。相比于其他几种双梯度钻井系统，空心球钻井系统由于需要的辅助设备少且空心球可以回收在利用，在满足作业需求的情况下降低了成本。

现有的空心球分离装置包括单级的锥形内筒，在分离空心球与钻井液时，有时会因为轴向力不足而导致钻井液中残留的空心球较多，也即出现分离效果不理想的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施方式提供了一种能提高分离效果的空心球分离装置。

为实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：一种空心球分离装置，包括：两端贯通的筒体；两端贯通的第一溢流管，其穿设于所述筒体内；所述第一溢流管的内径大于空心球的外径；两端贯通的第二溢流管，其穿设于所述筒体内，且所述第二溢流管与所述第一溢流管沿轴向相间隔；所述第二溢流管的内径大于空心球的外径；且所述第二溢流管的外径小于所述筒体的内径；第一导流叶，其设置于所述第一溢流管与所述筒体之间；所述第一导流叶用于使空心球和钻井液下行并发生旋流；第二导流叶，其设置于所述筒体内，且所述第二导流叶位于所述第一溢流管与所述第二溢流管之间，所述第二导流叶用于使所述空心球和钻井液下行并发生旋流；所述筒体内设置有中空的锥体，所述锥体位于所述第二导流叶与所述第二溢流管之间，所述锥体的外径在所述第二导流叶至所述第二溢流管的方向上逐渐变大；所述锥体的外壁上设置有允许所述空心球进入的凹槽，所述凹槽与所述锥体的内部相连通，且所述锥体与所述第二溢流管相连通。

作为一种优选的实施方式，所述筒体的内壁上设置有沿周向向内凸出的曲面，所述曲面位于所述第一导流叶与所述第二导流叶之间。

作为一种优选的实施方式，所述曲面为双曲面。

作为一种优选的实施方式，所述筒体内设置有沿轴向内径相等的等径直孔，所述等径直孔位于所述第二导流叶与所述第二溢流管之间。

作为一种优选的实施方式，所述凹槽在所述锥体的外壁上沿轴向螺旋延伸。

作为一种优选的实施方式，所述锥体的内径在所述第二导流叶至所述第二溢流管的方向上逐渐变大。

作为一种优选的实施方式，所述筒体内穿设有实心柱体，所述第二导流叶设置于所述柱体与所述筒体之间。

作为一种优选的实施方式，所述第一导流叶包括多个沿轴向倾斜设置的第一叶片，多个所述第一叶片沿周向间隔设置，相邻所述第一叶片之间形成允许所述空心球和所述钻井液下行的第一轴向通道。