[发明专利]一种混流器

说明书

本发明公开了一种混流器，包括阀体、芯管、阀芯、弹簧和支撑座；混流器上部连接双壁钻杆，下部连接单壁钻杆。当流体从环隙A向下流动时推动阀芯向下滑动到孔道F下端，流体依次经过环隙A、阀芯上部的环隙B和孔道F进入混流器外部空间；阀体孔道B内加工有向内凸起的台阶A，当流体停止从环隙A向下流动时，弹簧推动阀芯向上移动，上滑动阀芯接触到台阶A后停止移动，下滑动阀芯在弹簧力和下部流体压力的共同作用下挤压密封圈C，利用阀芯及其密封C和密封D将阀芯上部环隙B与孔道F流体隔绝。本发明的优点是阀芯在弹簧和下部流体压力的共同作用下挤压密封圈C，此种压力助封结构可以实现对密封圈磨损的补偿，提高了密封寿命和承压能力。

技术领域

本发明涉及钻采工具领域中的一种混流器，尤其涉及一种双壁钻杆充气钻井用井下混流器。

背景技术

近年来，地热钻井以及石油钻井等领域的钻井过程中，很多井都遭遇恶性失返性漏失的影响，严重制约钻井进度和地层的钻遇率。漏失地层钻井可以采用充气钻井方式予以解决，该技术从注气工艺方式上可分为钻杆内充气钻井技术、套管寄生管注气技术、同心套管注气技术以及双壁钻杆注气技术等。其中双壁钻杆充气钻井技术与传统的钻杆内充气钻井技术相比具有以下优势：①气液分别注入、效率更高效并且易于控制：可通过调节多种参数（钻井液密度、排量、双壁钻井下深、气量等）获得并控制最佳井筒ECD梯度分布；②不降低钻井液密度及排量，更好发挥井下提速工具优势；③所需注气设备少，压力低，经济性好；④钻杆内注入纯液相可以使用常规MWD进行定向服务。双壁钻杆充气钻井技术的的实施，有望大幅减少常低压易漏地层井漏处理失效、解决漏塌同存负窗口地层安全高效钻井等难题，进一步保障钻井施工成功率，具有良好推广及应用前景。双壁钻杆充气钻井的主要新增设备包括双壁钻杆、气盒子和井下气液混流器。其中，混流器安装在双壁钻杆底部，环隙内注入的气体通过混流器进入钻杆和井眼之间的大环空，而内部孔道里的泥浆继续向下注入单壁钻杆。现用的混流器结构都过于简单，密封容易磨损导致密封失效，一旦发生井底溢流地层流体就会沿着双壁钻杆环隙上返，造成安全隐患。因此，密封可靠，反向承压能力高的井下混流器是实现双壁钻杆充气钻井的关键部件之一。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种井下混流器，以提高井下混流器反向密封和承压能力。

混流器上部连接双壁钻杆，下部连接单壁钻杆，单壁钻杆内部为孔道D,双壁钻杆包括外管和内管，内管插入外管中形成两个流道，一个是内管与外管之间的环环隙A，另一个是内管内部流道为孔道A。

本发明的目的是这样实现的：

一种混流器，包括阀体、芯管、阀芯、弹簧和支撑座；其中：所述阀体呈圆柱状，阀体上部设有与双壁钻杆连接头，下部设有与单壁钻杆连接头，内部轴向加工有上下贯通的孔道B，阀体中段间隔沿径向加工有孔道E和孔道F；所述芯管为圆管状，芯管插入阀体的孔道B内，将孔道B分隔为两个流道，一个是为芯管与阀体之间的环隙B，另一个是芯管的内部流道为孔道C，芯管上部与双壁钻杆内管下部构成插接密封结构；阀芯套装在芯管外部与阀体之间的环隙B内，阀芯内外表面分别与芯管、阀体构成轴向滑动密封配合，阀芯上、下行程止点分别与孔道F和孔道E构成关闭配合；弹簧安装在阀芯下方的环隙B内，弹簧下部安装支撑座；支撑座安装在环隙B下部，内外表面分别与阀体、芯管构成固定密封。

上述方案进一步包括：

所述阀芯包括上压帽、上滑动阀芯、下滑动阀芯。

所述下滑动阀芯为纵截面呈“凸”字形状的台阶圆柱体，内部轴向加工通孔A，上部较小外圆柱面为第一外圆柱面，下部较大外圆柱面为第二外圆柱面，第一外圆柱面和第二外圆柱面之间形成台肩A，通孔A形成第一内圆柱面，第一内圆柱面与芯管外表面之间安装密封圈D形成滑动密封，第二外圆柱面与阀体的内部孔道B形成间隙滑动配合；所述上滑动阀芯呈圆筒状，安装在下滑动阀芯第一外圆柱面上，上滑动阀芯的内圆柱面与第一外圆柱面形成间隙滑动配合，上滑动阀芯下端与台肩A之间安装密封圈C；上滑动阀芯通过连接在下滑动阀芯第一外圆柱面上端的上压帽进行轴向限定。