一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法与流程

本发明涉及油气井固井，具体涉及一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法。

背景技术：

1、下套管和固井是钻井作业过程中不可或缺的一个重要环节，套管是否下到位和固井质量的好坏直接影响着油气井钻完井的正常作业和生产井的油气产量及生产寿命。振动固井是在下套管、注灰、顶替和候凝的过程中，采用机械、液压或空气脉冲、水力冲击等手段，产生振动波作用于套管、钻井液和固井液，进而提高固井质量。但是目前现有的振动固井技术仍存在着振动强度弱以及振动分布不均匀的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法，以解决现有技术中振动固井技术存在着振动强度弱以及振动分布不均匀的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明提供一种偏心涡轮式振动固井工具，包括：

4、主体组件，所述主体组件包括外筒、第一盖板以及第二盖板，且所述第一盖板和所述第二盖板与所述外筒配合构成腔体；

5、振动组件，所述振动组件设置在所述腔体内，包括偏心涡轮和偏心块，所述偏心涡轮包括涡轮轴和所述涡轮轴上一体成型的若干个导流叶片，所述涡轮轴沿轴向滑动设置在所述第一盖板和第二盖板之间，且所述涡轮轴的顶端悬挂连接在所述第一盖板上，所述涡轮轴的底端转动连接在所述第二盖板上，所述导流叶片沿所述涡轮轴的轴向方向呈螺旋状，所述偏心块位于所述涡轮轴的一侧与所述导流叶片相连接以形成偏心结构。

6、进一步地，所述第一盖板位于所述导流叶片的上方与所述涡轮轴转动连接，在所述第一盖板的中部沿其厚度方向开设有供所述涡轮轴顶端穿过的第一贯穿孔，所述第一贯穿孔与所述涡轮轴的轴体通过第一径向轴承相连接，且所述第一径向轴承为环形结构。

7、进一步地，所述第一盖板的上方设有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述涡轮轴的顶端通过螺纹旋接的方式相连接以形成悬挂结构。

8、进一步地，所述第一盖板和所述导流叶片之间、所述第一盖板和所述锁紧螺母之间分别设有推力轴承，所述推力轴承转动连接在所述涡轮轴的轴杆上。

9、进一步地，所述推力轴承包括上止推垫片、下止推垫片以及滚动体，所述上止推垫片和所述下止推垫片均呈环形结构，在所述上止推垫片和所述下止推垫片相对的垫片表面上分别沿圆周方向开设有环形槽，所述滚动体位于所述上止推垫片和下止推垫片之间嵌装在所述环形槽内。

10、进一步地，所述第二盖板位于所述导流叶片的下方与所述涡轮轴转动连接，在所述第二盖板的中部沿其厚度方向开设有供所述涡轮轴底端穿过的第二贯穿孔，所述第二贯穿孔与所述涡轮轴的轴体通过第二径向轴承相连接，且所述第二径向轴承为环形结构。

11、进一步地，所述第二径向轴承的顶端位于所述第二盖板的上方向外侧水平延伸形成有台阶部。

12、进一步地，所述第一盖板和所述第二盖板上分别沿其厚度方向开设有若干个供流体通过的孔道。

13、基于上述的一种偏心涡轮式振动固井工具，本发明还提供一种固井的振动方法，包括：

14、将偏心涡轮式振动固井工具置于套管内，其涡轮轴的顶端连接套管，涡轮轴的底端通过螺纹旋接的方式与划眼扩孔模块相连；

15、注入流体，使流体进入偏心涡轮式振动固井工具内带动导流叶片高速圆周运动以产生沿轴线方向的合力和离心力，基于离心力使偏心块沿径向做周期性运动并带动套管形成轴向水力冲击及径向振动效果。

16、本发明由于采取以上技术方案，其具备以下有益效果：

17、通过在偏心涡轮式振动固井工具内产生循环往复的流体流动带动偏心涡轮旋转，并产生沿轴线方向的合力和离心力，利用离心力使偏心块沿径向做周期性运动，进而形成轴向水力冲击及径向振动效果，由于规律性振动，可以清除套管柱附着的虚泥饼，改善水泥浆性能，增强水泥环界面胶结强度，提高固井质量。

技术特征：

1.一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于，所述偏心涡轮式振动固井工具包括：

2.根据权利要求1所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第一盖板位于所述导流叶片的上方与所述涡轮轴转动连接，在所述第一盖板的中部沿其厚度方向开设有供所述涡轮轴顶端穿过的第一贯穿孔，所述第一贯穿孔与所述涡轮轴的轴体通过第一径向轴承相连接，且所述第一径向轴承为环形结构。

3.根据权利要求2所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第一盖板的上方设有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述涡轮轴的顶端通过螺纹旋接的方式相连接以形成悬挂结构。

4.根据权利要求3所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第一盖板和所述导流叶片之间、所述第一盖板和所述锁紧螺母之间分别设有推力轴承，所述推力轴承转动连接在所述涡轮轴的轴杆上。

5.根据权利要求4所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述推力轴承包括上止推垫片、下止推垫片以及滚动体，所述上止推垫片和所述下止推垫片均呈环形结构，在所述上止推垫片和所述下止推垫片相对的垫片表面上分别沿圆周方向开设有环形槽，所述滚动体位于所述上止推垫片和下止推垫片之间嵌装在所述环形槽内。

6.根据权利要求1所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第二盖板位于所述导流叶片的下方与所述涡轮轴转动连接，在所述第二盖板的中部沿其厚度方向开设有供所述涡轮轴底端穿过的第二贯穿孔，所述第二贯穿孔与所述涡轮轴的轴体通过第二径向轴承相连接，且所述第二径向轴承为环形结构。

7.根据权利要求6所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第二径向轴承的顶端位于所述第二盖板的上方向外侧水平延伸形成有台阶部。

8.根据权利要求1所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第一盖板和所述第二盖板上分别沿其厚度方向开设有若干个供流体通过的孔道。

9.一种固井的振动方法，采用权利要求1-8任意一项所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于，所述振动方法包括：

技术总结
本发明涉及一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法，偏心涡轮式振动固井工具包括主体组件和振动组件，主体组件由第一盖板和第二盖板与外筒配合构成腔体，振动组件包括偏心涡轮和偏心块，偏心涡轮包括涡轮轴和导流叶片，涡轮轴的顶端悬挂连接在第一盖板上，涡轮轴的底端转动连接在第二盖板上，偏心块位于涡轮轴的一侧与导流叶片相连接以形成偏心结构。本发明通过流体流动带动偏心涡轮旋转产生沿轴线方向的合力和离心力，利用离心力使偏心块沿径向做周期性运动进而形成规律性的轴向水力冲击及径向振动效果。

技术研发人员：郭华,杨向前,王隽妍,武治强,周超,刘磊,郑清华
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13