一种自旋转浮鞋
文献发布时间:2023-06-19 19:23:34
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。
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