一种井底反循环负压发生器的制作方法

本实用新型涉及石油、天然气钻探技术领域，特别涉及一种井底反循环负压发生器。

背景技术：

在钻井过程中，井底岩石主要受静液柱压力和孔隙压力的双重作用，考虑到钻井井下安全因素，一般井底静液柱压力略大于地层孔隙压力，从而产生了压持效应，压持效应导致井底岩屑不能及时被携带至环空(由钻井工具与井壁之间的环形空间)，重复破碎井底岩屑，降低了破岩效率及机械钻速。

为了解决压持效应，现有技术提供了一种钻井用井底负压发生器，该负压发生器主要由管状中心轴和胶桶组成，当向钻柱内流体施加压强时，由于胶桶内腔的压强大于环形空间的压强，胶桶膨胀，封闭了环形空间，将环形空间分为了上部环形空间和井底环形空间，胶桶内局部设置有低压腔，胶桶内腔与中心轴中孔连通，低压腔通过喷嘴与胶桶内腔连通，低压腔通过低压液流管与井底环形空间连通，低压腔通过液流排出孔与上部环形空间连通。流体的流经路线依次经过中心轴中孔、胶桶内腔、喷嘴、低压腔、液流排出孔、上部环形空间，当液流流经喷嘴后，在低压腔产生负压，负压将井底环形空间的流体吸入低压腔，两路流体一起经液流排出孔流入上部环形空间，可有效降低压持效应。但是，该井底负压发生器只能降低压持效应，且为正循环，无法实现防漏作用。

综上所述，如何在解决压持效应的同时，起到防漏作用，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种井底反循环负压发生器，以在降低井底钻井液压持效应的同时，实现防漏。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种井底反循环负压发生器，包括：

柱状本体，所述柱状本体的上端设置有用于连接螺杆或钻柱的上接头，所述柱状本体的下端设置有用于连接钻头的下接头，所述上接头轴向设置有上接头中心孔，所述下接头轴向设置有下接头中心孔，所述柱状本体内设置有第一壁流通道和第二壁流通道，所述第一壁流通道的进口连通所述上接头中心孔，所述第一壁流通道的出口开设在所述柱状本体下端面上，所述第二壁流通道的进口连通所述下接头中心孔，所述第二壁流通道的出口开设在所述柱状本体的上端面上；

下喷嘴，安装在所述第一壁流通道的出口；

上喷嘴，安装在所述第二壁流通道的出口。

优选的，在上述的井底反循环负压发生器中，所述第一壁流通道和所述第二壁流通道均为多个，且沿所述柱状本体的圆周方向交替布置。

优选的，在上述的井底反循环负压发生器中，所述上喷嘴通过卡簧固定于所述第二壁流通道的出口，所述下喷嘴通过卡簧固定于所述第一壁流通道的出口。

优选的，在上述的井底反循环负压发生器中，所述上喷嘴螺纹连接于所述第二壁流通道的出口，所述下喷嘴螺纹连接于所述第一壁流通道的出口。

优选的，在上述的井底反循环负压发生器中，所述上喷嘴和所述第二壁流通道的出口之间以及所述下喷嘴和所述第一壁流通道的出口之间均密封设置有密封圈。

优选的，在上述的井底反循环负压发生器中，所述第一壁流通道和所述第二壁流通道均为直角弯折通道。

优选的，在上述的井底反循环负压发生器中，所述上接头设置有用于和螺杆连接的外螺纹，或者所述上接头设置有用于和钻杆或钻铤连接的内螺纹。

优选的，在上述的井底反循环负压发生器中，所述下接头设置有内螺纹。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的井底反循环负压发生器包括柱状本体、上喷嘴和下喷嘴，柱状本体的上端设置有上接头，上接头轴向设置有上接头中心孔，柱状本体的下端设置有下接头，下接头轴向设置有下接头中心孔，柱状本体内设置第一壁流通道和第二壁流通道，第一壁流通道连通上接头中心孔和柱状本体的下端面，第二壁流通道连通下接头中心孔和柱状本体的上端面，下喷嘴安装在第一壁流通道的出口，上喷嘴安装在第二壁流通道的出口。工作时，钻井液进入上接头中心孔，经过第一壁流通道，从下喷嘴喷射进入井底，钻井液携带岩屑流至钻头中心水眼后进入下接头中心孔内，通过第二壁面流道流至上喷嘴，再由上喷嘴喷至上部钻具与井壁之间的环空，从钻井液的液流方向可以看出，在井底反循环负压发生器的下端附近形成局部反循环，从而在井底形成1～2MPa负压，有效降低了钻井液的压持效应，同时，由于上喷嘴的作用，能够实现防漏，且反循环井底流速高，相比正循环而言携岩效果更佳，有效避免了重复破碎，提高了井底清洁度，提高了机械钻速。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种井底反循环负压发生器的轴向剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的一种井底反循环负压发生器的俯视示意图；

图3为图1中的局部放大示意图。

在图1-图3中，1为柱状本体、11为第二壁流通道、12为上接头、13为上接头中心孔、14为第一壁流通道、15为下接头中心孔、16为下接头、2为上喷嘴、3为上部环空、4为下喷嘴、5为井底、6为密封圈、7为卡簧、8为井壁。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供了一种井底反循环负压发生器，在降低了井底钻井液压持效应的同时，实现了防漏。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1-图3，本实用新型实施例提供了一种井底反循环负压发生器，包括柱状本体1、上喷嘴2和下喷嘴4，其中，柱状本体1的上端设置有用于连接螺杆或钻柱的上接头12，柱状本体1的下端设置有用于连接钻头的下接头16，上接头12轴向设置有上接头中心孔13，上接头中心孔13与螺杆或钻柱连通，下接头16轴向设置有下接头中心孔15，下接头中心孔15与钻头连通；柱状本体1内设置有第一壁流通道14和第二壁流通道11，第一壁流通道14的进口连通上接头中心孔13，第一壁流通道11的出口开设在柱状本体1下端面上，并与井底5连通；第二壁流通道11的进口连通下接头中心孔15，第二壁流通道11的出口开设在柱状本体1的上端面上，并与上部环空3连通，上部环空3即为井壁8与上部螺杆或钻柱之间的环形空间；下喷嘴4安装在第一壁流通道14的出口，下喷嘴4的喷射方向指向井底5；上喷嘴2安装在第二壁流通道11的出口，上喷嘴2的喷射方向指向上部环空3。

上述井底反循环负压发生器的工作过程和工作原理为：工作时，钻井液通过螺杆或钻柱进入上接头中心孔13，经过第一壁流通道14，从下喷嘴4喷射进入井底5，钻井液携带岩屑流至钻头中心水眼后进入下接头中心孔15内，通过第二壁面流道11流至上喷嘴2，再由上喷嘴2喷至上部钻具与井壁8之间的上部环空3，从钻井液的液流方向可以看出，在井底反循环负压发生器的下端附近形成局部反循环，从而在井底形成1～2MPa负压，有效降低了钻井液的压持效应，同时，由于上喷嘴2的喷射作用，能够实现防漏，且反循环井底流速高，相比正循环而言，携岩效果更佳，有效避免了重复破碎，提高了井底清洁度，由于采用局部反循环，因此，不影响上部连接使用螺杆等提速工具，提高了机械钻速。

如图2所示，在本实施例中，第一壁流通道14和第二壁流通道11均为多个，且沿柱状本体1的圆周方向交替布置。在满足钻井液流量的前提下，设置多个第一壁流通道14和第二壁流通道11，沿圆周方向交替布置可以使结构紧凑，且能够使钻井液喷射更加均匀。具体地，第一壁流通道14和第二壁流通道11均为三个，相互交替布置，即柱状本体1的上端面圆周均布有三个第二壁流通道11的出口，柱状本体1的下端面圆周均布有三个第一壁流通道14的出口，相邻的第一壁流通道14和第二壁流通道11之间的布置夹角为60°。当然，第一壁流通道14和第二壁流通道11的数量还可以为两个、四个、五个等。

进一步地，在本实施例中，第一壁流通道14和第二壁流通道11均为直角弯折通道，直角弯折通道分为两段通道，一段通道平行于柱状本体1的轴线，另一段通道垂直于柱状本体1的轴线，平行于柱状本体1轴线的一段通道靠近柱状本体1的外壁设置，从而使第一壁流通道14的出口和第二壁流通道11的出口均分别围绕在下接头16的周围和上接头12的周围，方便加工，结构紧凑。当然，第一壁流通道14和第二壁流通道11还可以为倾斜于柱状本体1轴线的直线通道。

在本实施例中，上喷嘴2通过卡簧7固定于第二壁流通道11的出口，下喷嘴4通过卡簧7固定于第一壁流通道14的出口，或者上喷嘴2螺纹连接于第二壁流通道11的出口，下喷嘴4螺纹连接于第一壁流通道14的出口。只要上喷嘴2和下喷嘴4可拆卸即可，根据需要进行更换，通过调整上喷嘴2和下喷嘴4的过流面积从而实现控制钻头附近压力大小的目的。

如图3所示，在本实施例中，上喷嘴2和第二壁流通道11的出口之间以及下喷嘴4和第一壁流通道14的出口之间均密封设置有密封圈6，以提高密封性能。

在本实施例中，上接头12设置有用于和螺杆连接的外螺纹，即上接头12为凸出柱状本体1上端面的公螺纹，或者上接头12设置有用于和钻杆或钻铤连接的内螺纹。根据上部钻具的结构形式选择合适的上接头12形式。

在本实施例中，下接头16设置有内螺纹，具体地，下接头16为设置于柱状本体1下端面的螺纹孔，用于和钻头螺纹连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。