旋转浮鞋的制作方法

本实用新型属于石油勘探领域，更具体地涉及一种石油钻井用旋转浮鞋。

背景技术：

在石油钻井过程中，地层情况复杂。地层易出现塌方，从而堵塞井眼；当钻井工程中出现事故，并在事故处理后局部井眼会变大，从而出现大肚子等不规则形状，从而使得套管难下入；另外，水平井和大斜度井由于井身全角变化率过大也会造成套管难下入。

目前施工中遇到套管难下入时通常采用两种方法来保证套管顺利下入：一种方法为通过加大排量循环将堵塞的泥饼和岩屑用钻井液循环到地面，但由于裸眼内部某些部位的岩屑牢固且体积重量较大，因此仅通过加大排量并不能保证套管的顺利下入；另一种方法是通过上提下放套管，或旋转套管将套管下入，但此方法需要对顶驱和套管进行密封连接，从而使得套管下入效率低下，费时费工。

技术实现要素：

基于以上问题，本实用新型的目的在于提出一种旋转浮鞋，用于解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种旋转浮鞋，包括：

主体，其内部形成一空腔，该空腔的上端与主体上部开口之间形成或设置一球座，球座中央形成一第一通道；主体内部空腔中还设置有一与球座配合的浮阀，浮阀与弹性复位单元的一端连接，弹性复位单元的另一端固定于主体上；

中间芯轴，位于主体内部空腔的下端并与主体连接，在中间芯轴与主体内部空腔的内壁之间形成若干第二通道；

涡轮旋转鞋头，可旋转地固定于中间芯轴上；该涡轮旋转鞋头上设置有能够被第二通道输送的流体驱使转动的涡轮。

在本实用新型的一些实施例中，上述浮阀的上端为球状或半球状，能够与球座紧密贴合。

在本实用新型的一些实施例中，上述浮阀的下端为一圆柱状，设置于一限位装置中，从而只能上下运动。

在本实用新型的一些实施例中，上述弹性复位单元为若干弹簧。

在本实用新型的一些实施例中，上述主体、中间芯轴和涡轮旋转鞋头的材质选自金属材料或合成树脂。

在本实用新型的一些实施例中，上述主体、中间芯轴和涡轮旋转鞋头的材质选自合金材料或玻璃纤维。

在本实用新型的一些实施例中，上述涡轮旋转鞋头的外侧壁设置有若干合金带。

在本实用新型的一些实施例中，上述若干合金带的材质为硬质合金。

在本实用新型的一些实施例中，上述涡轮旋转鞋头为偏心椭球状结构。

在本实用新型的一些实施例中，上述涡轮旋转鞋头通过若干轴承可旋转地固定于所述中间芯轴上。

本使用新型提出的旋转浮鞋，具有以下有益效果：

1、由于采用内部具有涡轮结构的涡轮旋转鞋头，在有大排量循环时，泥浆推动涡轮，涡轮带动鞋头进行旋转，因此具有划眼功能，从而使得套管顺利下入；且在套管下入过程中，无需上提下放套管或旋转套管，也就无需对顶驱和套管进行密封连接，因此本实用新型提出的旋转浮鞋，在套管下入过程中，省时省工；

2、由于涡轮旋转鞋头的外侧壁焊接有若干合金带，从而在套管下入时可对裸眼内部进行磨削，又由于中间芯轴与主体内部空腔的内壁之间设有第二通道，从而可使泥浆沿此通道进入裸眼，对裸眼处进行冲洗，将岩屑和泥饼带出裸眼，保持裸眼井筒内清洁；

3、由于浮阀与弹性复位单元的一端连接，因此在通常情况下，浮阀在弹性复位单元的弹力作用下紧贴球座，从而使得第一通道关闭，可有效防止泥浆从裸眼段向套管内部回流；

4、由于主体、中间芯轴和涡轮旋转鞋头的材质为金属材料或合成树脂等可钻材料，因此在套管固井注完水泥后，主体、中间芯轴和涡轮旋转鞋头均可钻开，从而不会影响下一步钻井；

5、涡轮旋转鞋头远离中间芯轴的端部为偏心椭球状结构，因此在遇到卡钻时，偏心结构可很好的引导套管通过障碍物，顺利前行。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的旋转浮鞋中浮阀离开球座的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的旋转浮鞋中浮阀紧贴球座的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。需要说明的是，附图只是示意性用图，而不是严格的等比例用图，图中的比例关系不用于限制本实用新型；附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式；此外，具体实施方式中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是用于区分各部件的相对位置关系，方向用语的使用是用来说明而并非用来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型公开了一种旋转浮鞋，为了便于描述，将本实用新型的旋转浮鞋竖立起来，主体在上方，涡轮旋转鞋头位于下方，倒立放置或平放并不影响本实用新型的旋转浮鞋的具体结构。该旋转浮鞋包括：

主体，其内部形成一空腔，该空腔的上端与主体上部开口之间形成或设置一球座，球座中央形成一第一通道；主体内部空腔中还设置有一与球座配合的浮阀，浮阀与弹性复位单元的一端连接，弹性复位单元的另一端固定于主体上；

中间芯轴，位于主体内部空腔的下端并与主体连接，在中间芯轴与主体内部空腔的内壁之间形成若干第二通道；

涡轮旋转鞋头，可旋转地固定于中间芯轴上；该涡轮旋转鞋头上设置有能够被第二通道输送的流体驱使转动的涡轮。

在本实用新型的一些实施例中，上述浮阀的上端为球状或半球状，能够与球座紧密贴合。

在本实用新型的一些实施例中，上述浮阀的下端为一圆柱状，设置于一限位装置中，从而只能上下运动。

在本实用新型的一些实施例中，上述弹性复位单元为若干弹簧。

在本实用新型的一些实施例中，涡轮旋转鞋头的外侧壁具有若干合金带，从而在套管下入时可对裸眼内部进行磨削；又由于中间芯轴与主体内部空腔的内壁之间设有第二通道，从而可使泥浆沿此通道进入裸眼，对裸眼处进行冲洗，将岩屑和泥饼带出裸眼，保持裸眼井筒内清洁。

在本实用新型的一些实施例中，上述若干合金带的材质为硬质合金，例如为碳化钨基硬质合金、碳化钛基硬质合金、碳化氮钛基硬质合金、碳化铬基硬质合金、钢结硬质或涂层硬质合金。

在本实用新型的一些实施例中，浮阀与弹性复位单元的一端连接，因此在通常情况下，浮阀在弹性复位单元的弹力作用下紧贴球座，从而使得第一通道关闭，可有效防止泥浆从裸眼段向套管内部回流。

在本实用新型的一些实施例中，涡轮旋转浮鞋通过若干轴承和若干螺母与中间芯轴相配合，以使涡轮旋转鞋头能够绕中间芯轴旋转；在有大排量循环时，泥浆推动涡轮，带动涡轮旋转鞋头绕中间芯轴进行旋转，从而使得套管顺利下入。

在本实用新型的一些实施例中，上述涡轮旋转鞋头的端部为偏心椭球状结构，其能够在套管下入时，使套管通过障碍物，顺利下入。

在本实用新型的一些实施例中，主体、中间芯轴和涡轮旋转鞋头为可钻材料形成的，可钻材料包括金属材料和合成树脂；从而在套管固井注完水泥后，主体、中间芯轴和涡轮旋转鞋头均可钻开且不会影响下一步钻井。

在本实用新型的一些实施例中，中间芯轴部分位于主体内，部分延伸出主体。

本实用新型提出的旋转浮鞋的具体实用方式为：当遇到卡钻时，在套管内加大排量，则泥浆通过第一通道推动浮阀，压缩与浮阀的一段连接的弹性复位单元，使浮阀离开球座。则泥浆通过第一通道进入到主体的内部空腔中，再进入中间芯轴与主体内部空腔的内壁之间形成的第二通道，流出第二通道后推动涡轮旋转浮鞋头上的涡轮进行旋转，从而带动涡轮旋转鞋头旋转，涡轮旋转鞋头外侧面焊接的合金带对裸眼端的泥饼和岩屑进行磨削和刮削，头部偏心导向旋转，从而使套管下入更顺利。

灌浆时，减小排量，浮阀在弹性复位单元的弹力作用下贴紧球座，从而关闭第一通道，防止泥浆从裸眼段向套管内部回流。

以下通过具体实施例对本实用新型提出的旋转浮鞋进行详细描述。

实施例

如图1所示，本实施例提出一种旋转浮鞋，包括主体1、中间芯轴2和涡轮旋转鞋头3，其中：

主体1，其内部形成一空腔11，该空腔的上端与主体上部开口之间形成或设置一球座12，球座中央形成一第一通道13；主体内部空腔中还设置有一与球座配合的浮阀14，浮阀14与弹簧15的一端连接，弹簧15的另一端固定于主体上；

中间芯轴2，位于主体内部空腔的下端并与主体连接，在中间芯轴与主体内部空腔的内壁之间形成若干第二通道21；

涡轮旋转鞋头3，可旋转地固定于中间芯轴2上；该涡轮旋转鞋头3上设置有能够被第二通道输送的流体驱使转动的涡轮。

其中，上述浮阀14的上端为半球状，能够与球座14紧密贴合；浮阀14的下端为一圆柱状，设置于一限位装置16中，从而只能上下运动。

上述涡轮旋转鞋头3的外侧壁具有若干合金带31；该若干合金带31的材质为硬质合金。

涡轮旋转浮鞋3通过若干轴承32和若干螺母33与中间芯轴2相配合，以使涡轮旋转浮鞋3能够绕中间芯轴2旋转，且该涡轮旋转鞋头3的端部为偏心椭球状结构。

主体1、中间芯轴2和涡轮旋转鞋头3的材质为铝合金。

实际使用时，旋转浮鞋上端连接套管，且旋转浮鞋连接到整个管串的最下端，连同整个管串一起下入到裸眼中。如图1所示，当整个管串遇到卡钻时，在套管内加大排量，泥浆通过第一通道13后推动浮阀14压缩弹簧15，使浮阀14离开球座12。泥浆通过球座12的第一通道13后进入到主体的空腔，再进入中间芯轴2与主体1内部空腔的内壁之间的第二通道21，然后推动涡轮旋转鞋头3上的涡轮进行旋转，从而带动涡轮旋转鞋头3旋转，其外侧面焊接的合金带31可以对裸眼端的泥饼和岩屑进行磨削和刮削，由于涡轮旋转鞋头3的端部为偏心椭球状结构，因此头部偏心导向旋转，可使套管下入更顺利。

如图2所示，在灌浆时减小排量，浮阀14在弹簧15的弹力作用下紧贴球座12，从而关闭第一通道13，防止泥浆从裸眼段向套管内部回流。

在套管固井注完水泥后，旋转浮鞋内部的材料均可以钻开，且不会影响下一步钻井。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。