专利名称：一种用于降低井下钻井液固相含量的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种井下钻井液固相分离设备，它是在不改变现有的地面固控设备的基础上，进ー步降低进入钻头的钻井液固相含量。它解决了钻井エ艺对钻井液两种要求的矛盾，ー是快速钻进所要求的低固相、低密度钻井液；ニ是为维护井壁，保护油气层所要求的较高密度、适当固相的钻井液。
背景技术：
长期以来，国内外研究机构投入了大量的人力和物力，开展钻井液循环系统的研究，目前已研制出相对完善的钻井液地面固控系统，能够实现五级钻井液浄化。但随着钻井 深度和地层压カ的増加，为增加井壁稳定性，避免压差卡钻，必然会在钻井液中加入固相重组分，以增大钻井液的密度。随着钻井液密度的増大，钻井速度将迅速下降，钻头磨损明显加剧。为此，国外提出了井下钻井液处理装置，采用此装置，既能保持环空钻井液密度，保持井壁稳定，又能降低水眼处钻井液粘度和密度，减轻水眼的磨损，提高当量水马力，充分发挥高压喷射水力破岩和清岩的作用。同吋，由于井底钻井液固相含量的減少，将减轻钻头牙齿的磨损，提高钻头的寿命和机械钻速。但此装置尚有材质、结构等方面的问题，因此还需要进ー步的研究。
发明内容
本发明的目的是要提供一种用于井下钻井液固相控制的装置，用于解决钻深井、超深井固相含量高所带来的钻速低问题。同时，它也解决了钻井エ艺对钻井液两种要求的矛盾，ー是快速钻进所要求的低固相、低密度钻井液；ニ是为维护井壁，保护油气层所要求的较高密度、适当固相的钻井液。本发明为达上述目的所采用的技术方案是此装置由上部接头和下部接头组成，上部接头连接钻铤，下部接头连接钻头。下部接头套筒的底部开有圆柱销孔，通过圆柱销固定旋流发生器，旋流发生器的中间开有溢流ロ，通过螺纹与溢流管连接，旋流发生器的侧面开有凹槽，里面装有O型圏，旋流发生器的上部通过螺纹与水力旋流器连接，水力旋流器的顶部与回流体形成圆锥面连接，回流体通过螺纹与下部接头的内筒连接，回流体上有钻井液入口流道和底流流道，回流体的底流流道的出ロ处装有回流喷嘴。所述的水力旋流器的锥角一般在10° 15°之间，回流喷嘴的当量直径与溢流管的直径比一般在2 3之间。本发明的有益效果进入此装置的钻井液在水力旋流器离心分离的作用下，低固相、低密度钻井液流向钻头，高固相、高密度钻井液流向环空，实现井下钻井液固相分离。
图I为本发明的结构示意图。图2为上部接头结构示意图。
图3为A-A处的剖面示意图。
图4为四入口式旋流发生器主视图。图5为四入口式旋流发生器俯视图。图6为两入口式旋流发生器主视图。图7为两入口式旋流发生器俯视图。图8为回流喷嘴主视图。图9为回流喷嘴俯视图。
具体实施例方式下面结合附图来详细说明本发明。 图I所示，此装置主要由上下两部分构成，上部接头I连接上部钻铤部分，下部接头7的下部连接钻头。下部接头7的内部主要装有回流体2、水力旋流器4、旋流发生器5、圆柱销8。旋流发生器5通过下部的圆柱销8与上部接头7进行固定，旋流发生器5与下部接头7的内壁使用O型圈6进行密封，旋流发生器5的中间通过丝扣与溢流管10相连，旋流发生器5的上部通过丝扣与水力旋流器4相连，水力旋流器4的上部通过圆锥面与回流体2进行连接密封，回流体2通过丝扣与下接头7的内壁进行连接，回流体2集钻井液入口12与回流流道11于一体，回流流道11的末端装有回流喷嘴3。本发明钻井液循环过程为钻井液由井口经钻柱、钻铤进入此装置的上接头1，由上接头I进入回流体2的钻井液入口流道12，经入口流道12进入到下部接头7和水力旋流器4之间的环空，然后由环空通过水力旋流器4和旋流发生器5的入口 9进入旋流发生器5中，钻井液经过旋流发生器5的旋转加速作用，实现在水力旋流器4中的固相离心分离，此后钻井液分成两部分流动。第一部分是高固相、高粘度钻井液经过回流流道11，最后由回流喷嘴3喷出，流向环空；第二部分是低固相、低粘度钻井液经溢流管10流出，流入钻头。从而实现了井下钻井液的固相分离，提高了钻井液清岩、携岩的能力，最终达到提高钻井速度的目的。此外，该装置可以根据钻井的深度，所钻遇地层的不同可以调节回流喷嘴3的大小，回流喷嘴3可以使用ー个也可以使用两个。旋流发生器的进ロ可以为图4、5所示的四入口式，也可以选择图5、6所示的两入口式。
权利要求
1.一种用于降低井下钻井液固相含量的装置，其特征是由上部接头(I)和下部接头(7)组成，上部接头(I)连接钻铤，下部接头(7)连接钻头，下部接头(7)内壁的底部开有圆柱销孔，通过圆柱销(8)固定旋流发生器(5)，旋流发生器(5)的中间开有溢流口，通过螺纹与溢流管(10)连接，旋流发生器(5)的侧面开有凹槽，里面装有O型圈￠)，旋流发生器(5)的上部通过螺纹与水力旋流器(4)连接，水力旋流器(4)的顶部与回流体(2)形成圆锥面连接，回流体⑵通过螺纹与下部接头(7)的内筒连接，回流体(2)上有钻井液入口流道(12)和回流流道(11)，回流体(2)的回流流道(11)的出口处装有回流喷嘴(3)。
2.根据权利要求I所述的一种用于降低井下钻井液固相含量的装置，其特征在于，所述的水力旋流器(4)的锥角一般在10° 15°之间。
3.根据权利要求I所述的一种用于降低井下钻井液固相含量的装置，其特征在于，所述的回流喷嘴⑶的当量直径与溢流管(10)的直径比一般在2 3之间。
全文摘要
本发明公开了一种用于井下降低钻井液固相含量的装置，它是在不改变现有的地面固控设备的基础上，进一步降低进入钻头的钻井液固相含量。它解决了钻井工艺对钻井液两种要求的矛盾，一是快速钻进所要求的低固相、低密度钻井液；二是为维护井壁，保护油气层所要求的较高密度、适当固相的钻井液。解决方案是在地面水力旋流器研究的基础上，选择倒置的水力旋流器作为井下钻井液固相分离的设备。水力旋流器的上部装有回流体，回流体的中心两侧有钻井液流入流道，中心另外两侧有斜向上的水力旋流器回流流道和回流喷嘴安装结构。水力旋流器的下部连接旋流发生器，旋流发生器上装有溢流管。旋流发生器通过圆柱销固定在下部接头的最底端。
文档编号B01D21/26GK102657963SQ20121006967
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者刘天科, 徐依吉, 李翔, 段鹏, 靳纪军 申请人:中国石油大学(华东)