专利名称：满眼旋流注水泥器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油行业的油气田钻井技术领域，具体来说涉及一种满眼旋流注水泥器。在石油行业的油气田钻井技术作业过程中，油气井完井作业时，下套管注水泥固井，该满眼旋流注水泥器可以有效的提高水泥浆对泥浆的顶替效率，实现水泥浆“替净”泥浆，保障固井质量，提高油气井的生产寿命，从而提高油气田的整体开发效益。
背景技术：
油气井完井作业中，当下套管注水泥固井时，如何用水泥浆顶替干净井眼中套管与井壁间环空的钻井泥浆，一直是固井技术所追求的理想目标，也是提高井眼环空水泥环封固质量的根本保障。目前，用于提高水泥浆顶替泥浆效率的方法，主要有两种。一种是，通过调整水泥浆和泥浆的流变性能，在水泥浆和泥浆间增加冲洗液，同时优化固井作业时的施工参数，以满足水泥浆在井下环空中较好顶替泥浆的流态要求，达到提高水泥浆顶替泥浆效率的目的，进而实现提高固井质量的目标。采用这种方法，泥浆和水泥浆在井下环空的流动，均是沿井眼轴向由下向上直线流动，流体对于环空中近井壁地带的滞留流体波及性不佳。另一种是，在井下套管柱上安装多个刚性旋流扶正器，同时调整水泥浆和泥浆的流变性能，在水泥浆和泥浆间增加冲洗液，优化固井作业时的施工参数，以达到提高水泥浆顶替泥浆效率的目的，进而实现提高固井质量的目标。采用这种方法，泥浆和水泥浆在井下环空的流动， 在刚性旋流扶正器扶正条外的近井壁环空，流体是沿井眼轴向由下向上直线流动。在刚性旋流扶正器扶正条内的近套管壁环空，流体是绕套管螺旋性向上流动。此时井下环空流体， 通过刚性旋流扶正器旋流导向扶正条的流体，呈螺旋型上升流动，流体对于环空中近井壁地带的滞留流体波及性有所提高。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种满眼旋流注水泥器，以解决现有技术中水泥浆顶替泥浆效率低的问题。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下满眼旋流注水泥器，其特征在于，包括套筒，所述套筒上设置有固定旋流导向条， 该固定旋流导向条由套筒下端沿套筒外圆弧面向套筒上端呈螺旋型上升，所述固定旋流导向条为中空结构，板式弹簧安装在固定旋流导向条的底部，浮动旋流导向条设置在固定旋流导向条的中空部分并安装在板式弹簧上。进一步，在本实用新型中，所述套筒为圆筒形结构，所述套筒上设置有固定螺栓孔。进一步，在本实用新型中，所述固定旋流导向条上设置有导引销。进一步，在本实用新型中，所述固定旋流导向条下端起点的切线方向与套筒中心轴的夹角为O度至6度，上端终点的切线方向与套筒中心轴的夹角为45度。[0010]本实用新型的套筒可以套在油气井的套管上，通过固定螺栓固定在套管上两接箍间的任意位置。浮动旋流导向条的螺旋升角与固定旋流导向条相同。在板式弹簧的弹力推动下，可在固定旋流导向条的中空结构内自由的上下移动。在固定旋流导向条上固定有导引销，引导浮动旋流导向条的上下移动，并约束浮动旋流导向条不得从固定旋流导向条中脱离出来。套筒、固定旋流导向条和浮动旋流导向条组成流线型导流槽。导流槽的升角从 0度到45度左右，连续渐变，使进入导流槽的流体由轴向直线流动渐变成与轴向成45度左右绕套管螺旋上升的旋转流动，高效的完成水泥浆对井眼环空中泥浆的顶替。导流槽升角的连续渐变，使得导流槽内的流体呈稳态改变，流体在导流槽内的压耗较小。随井眼井径大小的变化，浮动旋流导向条上下移动，实现与井壁的紧密接触，使得浮动旋流导向条、固定旋流导向条、套筒和井壁形成闭合的导流通道，确保井眼环空的全部流体，都进入导流通道，由沿井眼轴线向上的直线流体完全转变成绕井眼轴线螺旋上升的旋转流体。浮动旋流导向条在入井过程中，紧密接触井壁，还可以清除井壁的虚泥饼。套管在井下不居中时，偏心处浮动旋流导向条完全被压入固定旋流导向条中，此时固定旋流导向条可以起到刚性扶正器的作用，保障套管的居中度彡67%。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是本实用新型的的展开示意图。图4是图3中的A-A向剖面示意图。其中1是套筒，2是浮动旋流导向条，3是固定旋流导向条，4是固定螺栓，5是板式弹簧。
具体实施方式
满眼旋流注水泥器由套筒1、固定旋流导向条3、浮动旋流导向条2、板式弹簧5、导引销和固定螺栓4组成。其中，固定旋流导向条3与套筒1连接为一体，由套筒下端沿套筒外圆弧面向套筒上端呈螺旋型上升，起点的切线方向与套筒中心轴的夹角为0度至6度，终点的切线方向与套筒中心轴的夹角为45度左右。固定旋流导向条3与套筒1连接处为圆弧面过渡。固定旋流导向条3为中空结构，板式弹簧5安装在其底部，浮动旋流导向条安装在其中空内，在板式弹簧的弹力作用下，浮动旋流导向条2可以在固定旋流导向条的中空结构内自由的沿径向上下移动。套筒为圆筒形结构，其上固定有固定旋流导向条，有固定螺栓孔。套筒1可以套在油气井的套管上，通过固定螺栓固定在套管上两接箍间的任意位置。 浮动旋流导向条2的螺旋升角与固定旋流导向条相同。在板式弹簧的弹力推动下，可在固定旋流导向条的中空结构内自由的上下移动。在固定旋流导向条上固定有导引销(图中未标示)，引导浮动旋流导向条的上下移动，并约束浮动旋流导向条不得从固定旋流导向条中脱离出来。套筒、固定旋流导向条和浮动旋流导向条组成流线型导流槽。导流槽的升角从 0度到45度左右，连续渐变，使进入导流槽的流体由轴向直线流动渐变成与轴向成45度左右绕套管螺旋上升的旋转流动，高效的完成水泥浆对井眼环空中泥浆的顶替。导流槽升角的连续渐变，使得导流槽内的流体呈稳态改变，流体在导流槽内的压耗较小。随井眼井径大小的变化，浮动旋流导向条上下移动，实现与井壁的紧密接触，使得浮动旋流导向条、固定旋流导向条、套筒和井壁形成闭合的导流通道，确保井眼环空的全部流体，都进入导流通道，由沿井眼轴线向上的直线流体完全转变成绕井眼轴线螺旋上升的旋转流体。浮动旋流导向条在入井过程中，紧密接触井壁，还可以清除井壁的虚泥饼。套管在井下不居中时，偏心处浮动旋流导向条完全被压入固定旋流导向条中，此时固定旋流导向条可以起到刚性扶正器的作用，保障套管的居中度彡67%。满眼旋流注水泥器的规格可以与目前油气井完井的井眼尺寸和套管尺寸相匹配。 如常用的0 216mm井眼X 0 139. 7mm套管，Φ 244. 5mm井眼XC 177. 8mm套管，可以保障在井眼扩大率为15%左右井眼不居中时的满眼旋流作用。当井眼居中时，可以保障在井眼扩大率为25%左右时的满眼旋流作用。现场使用时，在下套管过程中，将满眼旋流器套入套管柱上，用固定螺栓将其固定在套管柱上的设计位置后，随套管柱一起下入井眼中。满眼旋流器的固导流条和浮动旋流导向条，根据不同的规格要求。可以采用4条、 5条和6条均布在套筒外部。满眼旋流器的制作材料，根据需要可以选用金属或工程硬塑料。
权利要求1.满眼旋流注水泥器，其特征在于，包括套筒，所述套筒上设置有固定旋流导向条，该固定旋流导向条由套筒下端沿套筒外圆弧面向套筒上端呈螺旋型上升，所述固定旋流导向条为中空结构，板式弹簧安装在固定旋流导向条的底部，浮动旋流导向条设置在固定旋流导向条的中空部分并安装在板式弹簧上。
2.根据权利要求1所述的满眼旋流注水泥器，其特征在于，所述套筒为圆筒形结构，所述套筒上设置有固定螺栓孔。
3.根据权利要求1所述的满眼旋流注水泥器，其特征在于，所述固定旋流导向条上设置有导引销。
4.根据权利要求1所述的满眼旋流注水泥器，其特征在于，所述固定旋流导向条下端起点的切线方向与套筒中心轴的夹角为0度至6度，上端终点的切线方向与套筒中心轴的夹角为45度。
专利摘要满眼旋流注水泥器，包括套筒，所述套筒上设置有固定旋流导向条，该固定旋流导向条由套筒下端沿套筒外圆弧面向套筒上端呈螺旋型上升，所述固定旋流导向条为中空结构，板式弹簧安装在固定旋流导向条的底部，浮动旋流导向条设置在固定旋流导向条的中空部分并安装在板式弹簧上。随井眼井径大小的变化，浮动旋流导向条上下移动，实现与井壁的紧密接触，使得浮动旋流导向条、固定旋流导向条、套筒和井壁形成闭合的导流通道，确保井眼环空的全部流体，都进入导流通道，由沿井眼轴线向上的直线流体完全转变成绕井眼轴线螺旋上升的旋转流体。
文档编号E21B33/14GK202117622SQ20102061272
公开日2012年1月18日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者解宝江 申请人:解宝江