一种自旋转浮鞋

技术领域

本发明涉及油田开采领域，具体涉及一种自旋转浮鞋。

背景技术

在石油开采过程中，大斜度井、大位移井以及水平井技术运用越来越广泛。而大斜度井、大位移井以及水平井的井况相对复杂，穿过断层较多，因此在钻完井过程中，尾管下不到位、卡套管等复杂情况和事故时有发生。

为解决这一问题，现有技术一是在下套管、尾管作业过程中在管柱上安装浮鞋，使用浮鞋来实现套管在井眼中居中。但是，现有技术中的浮鞋结构的承压能力低，井内压力极易破坏浮鞋而使得管串不能再处于悬浮状态，浮鞋钻遇缩颈严重井眼时难以下入，因此这种浮鞋难以应用于高压油井。

另一方面，当浮鞋不再处与悬浮状态时，其会与油井的不规则的内壁直接接触，这样在浮鞋移动的过程中，浮鞋与井壁之间互产生滑动摩擦，这一摩擦阻力严重阻碍了浮鞋的移动。并且，在浮鞋移动的过程中，井下的固态杂质会逐渐聚集在浮鞋的外壁上。这些固态杂质会进一步增大浮鞋与井壁之间的摩擦阻力，导致浮鞋难以正常移动。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种自旋转浮鞋。本发明的自旋转浮鞋能够应用于高压油井，并能够有效降低浮鞋与油井内壁间的摩擦阻力。

根据本发明，提供了一种自旋转浮鞋，包括：具有第一内腔的外壳体，所述内腔内设置有单向阀机构，以及设置在所述外壳体端部的引鞋。

其中，所述引鞋构造为偏心椭球状，并能够相对于所述外壳体旋转。

在一个优选的实施例中，在所述外壳体的外壁上设置有多个滚珠。

在一个优选的实施例中，在所述外壳体上还设置有多个连通所述内腔的第一过液孔，所述的多个第一过液孔沿所述外壳体的周向均匀布置。

在一个优选的实施例中，所述第一过液孔倾斜地布置在所述外壳体的外壁上。

在一个优选的实施例中，在所述引鞋内设置有连通所述第一内腔的第二内腔，在所述引鞋的外壁上设置有连通所述第二内腔的第二过液孔。

在一个优选的实施例中，在所述外壳体上还设置有多个凸出所述外壳体外壁的导向肋，所述的多个导向肋与第一过液孔沿着外壳体的周向相间布置。

在一个优选的实施例中，所述导向肋构造为螺旋状。

在一个优选的实施例中，所述导向肋上构造有凹槽，所述滚珠设置在所述凹槽内。

在一个优选的实施例中，所述引鞋与外壳体之间通过卡簧相连接。

在一个优选的实施例中，在所述卡簧上还设置有紧定螺钉。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的自旋转浮鞋的示意图。

图2为图1所示的自旋转浮鞋遇井下缩颈的示意图。

图3为图1所示的自旋转浮鞋遇井下缩颈的旋转后的示意图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

以下简述根据本发明的自旋转浮鞋100的工作过程。

图1显示了根据本发明的一个实施例的自旋转浮鞋100。如图1所示，所述的自旋转浮鞋100包括外壳体10。所述外壳体10构造为圆柱状，在所述外壳体10内限定有第一内腔20。在所述第一内腔20设置有单向阀机构25，所述单向阀机构25包括凡尔座251，固定在所述凡尔座251内的凡尔252以及连接在所述凡尔252上的弹性件253。这种浮鞋内的单向阀机构25是本领域人员所熟知的，在此略去对其的具体结构和工作原理的详细介绍。

如图1所示，在所述外壳体10的端部11处连接有引鞋30。所述引鞋30通过卡簧32连接在所述外壳体10上。通过这种连接方式，可以防止所述引鞋30在外力作用下相对于本体10沿轴向移动，同时保证所述引鞋30可以相对于本体10沿周向转动。进一步地，在所述卡簧32上还设置有紧定螺钉321，通过所述紧定螺钉321的固定效果防止卡簧32在撞击井壁的异物时产生错位，影响引鞋30与外壳体10之间的连接。

如图1所示，在本发明中，所述引鞋30构造为偏心椭球状，其具有曲率较大的第一部分34和曲率较小的第二部分38。

图2为图1所示的自旋转浮鞋100遇井下缩颈的示意图。如图2所示，当所述自旋转浮鞋100遇井下缩颈导致其移动受阻时，所述引鞋30会在油井井壁的压力作用下相对于外壳体发生旋转。

图3为图1所示的自旋转浮鞋100遇井下缩颈的旋转后的示意图。如图3所示，当所述引鞋30旋转完毕后，其曲率较大的第一部分34会临向井下的缩颈处。而由于所述第一部分34的曲率较大，具有更大的弧度，因此所述引鞋30能够更加顺利的引导外壳体10通过井下的缩颈处。

如图1所示，在所述外壳体10的外壁上设置有多个连通所述第一内腔20的第一过液孔16，所述的多个第一过液孔16沿周向均匀地布置在所述外壳体10上。这样在井下流体循环的过程中，钻井液等井下液体能够在到达所述第一内腔20后通过第一过液孔16流动至外壳体10的外壁上，随后在返回至井口(未示出)处。

在这一过程中，井下液体会冲刷外壳体10的表面，清理附着在外壳体10表面上的杂物，从而防止这些附着在外壳体10表面上的杂物卡接在井壁上，阻碍自旋转浮鞋100的正常移动。

在一个优选的实施例中，所述第一过液孔16倾斜地布置在所述外壳体10的外壁上，其与所述外壳体10的径向具有一定的夹角。由此一方面可以降低流体流出所述第一内腔20时的冲击力，另一方面设计人员也可以通过调整第一过液孔16的倾斜角度控制流体流出第一内腔20时的流动方向。容易理解，所述第一过液孔16的倾斜角度越大，流体流出第一内腔20时的流动方向与外壳体的径向夹角越大，流过外壳体10的外壁的流体越多，其对外壳体10的外壁的冲刷效果也越明显。

同理，在所述引鞋30内限定有连通所述第一内腔20的第二内腔35。同时，在所述引鞋30远离外壳体10的一侧的外壁上还设置有连通所述第二内腔35的第二过液孔38。由此，当井下流体到达第一内腔20后能够同时经过第二过液孔38到达引鞋30的外表面，对引鞋30的外表面及引鞋30外部的井壁进行冲刷，避免引鞋30的外表面及井壁上的杂质阻碍自旋转浮鞋100的正常移动。

如图1所示，在所述外壳体10上还设置有多个导向肋40，所述的多个导向肋40沿周向均匀地布置在所述外壳体10的外壁上，保证所述的多个导向肋40与第一过液孔16沿着外壳体的周向相间布置。

所述导向肋40沿径向凸出所述外壳体10的外壁，由此在相邻的任意两个导向肋40之间形成有流体流通的通道42。所述第一过液孔16设置在所述第一通道42内，使得井下液体自第一过液孔16流出后能够顺着通道42流动，由此使得导向肋40能够起到导流的作用。

而在本发明中，所述导向肋40优选地设置为螺旋状，使得流体在所述通道42流动时能够时刻改变流体的流动方向，由此使得流体流动时处于不规则的紊流状态，从而增大流体的携砂效果，进而增大井下流体对外壳体10的外壁的冲刷能力。

如图1所示，在所述外壳体10的外壁上设置有多个滚珠18。当所述外壳体10沿着油井的井壁移动时，所述滚珠18能够将外壳体10与井壁之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，由此可以降低外壳体10与井壁之间的摩擦阻力，便于外壳体10的移动。

具体地，在所述导向肋40上设置有凹槽45，所述滚珠18设置在凹槽45内。通过这种布置方式，一方面可以简化外壳体10的结构，另一方面也可以使得滚珠18处于外壳体10径向的最外侧，防止带有一定高度的导向肋40影响滚珠18与井壁之间的接触。

以下简述根据本发明的自旋转浮鞋100的工作过程。

本发明的自旋转浮鞋100用于连接在井下管串的端部，随着井下管串一同下入油井之中。在自旋转浮鞋100移动的过程中，井下流体能够通过所述第一过液孔16和第二过液孔38流出，对外壳体10的外壁和引鞋30进行冲刷，从而避免外壳体10和引鞋30的外表面的杂质阻碍自旋转浮鞋100的正常移动。

当自旋转浮鞋100钻遇油井缩颈时，所述引鞋30会在油井井壁的压力作用下相对于外壳体发生旋转，直至其曲率较大的第一部分34临向井下的缩颈处。从而有助于自旋转浮鞋100顺利通过油井缩颈段。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。