一种用于油气田钻井设备的降压控制装置的制作方法

1.本发明涉及油气田钻井工程技术领域，具体涉及一种用于油气田钻井设备的降压控制装置。


背景技术：

2.现有的钻井设备，工作过程中，需要通过向井下持续通钻井液，钻井液不仅为钻头降温，还抑制地层压力并维持井壁稳定，随着钻井液的持续通入，井下压力逐步加大，为防止井下压力过大，通常需要定期停机将钻井液抽出，维持井下压力在预定范围内。
3.但是钻井液的定期停机抽排，降低工作效率，一旦钻井液不及时从井内排出，就会导致井下压力持续增大，超过预定压力后，有可能导致地层泄漏和井壁坍塌。


技术实现要素：

4.为了解决现有钻井设备需要定期停机排出井内钻井液，影响工作效率，而且一旦抽排不及时容易导致井下压力过大而引发地层泄漏和井壁坍塌的技术问题，本发明提供一种用于油气田钻井设备的降压控制装置。
5.为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种用于油气田钻井设备的降压控制装置，包括外筒和内筒，内筒通过连杆固定安装在外筒上，外筒内壁和内筒外壁之间形成外部通道，外筒顶端朝向内筒延伸并和内筒外壁形成引流口，引流口供外部通道内的钻井液通过向上排出，内筒侧壁上还开设有引流孔，引流孔上连通有喷射管，喷射管竖直向上分布并位于引流口下方，内筒上设置有用于进空气的通气孔，且通气孔和引流孔相连通。
6.作为上述应用于油气田钻井设备的降压控制装置的一种优化方案，所述引流孔为两端粗中间细的通孔，通气孔连通于引流孔的中间段。
7.作为上述应用于油气田钻井设备的降压控制装置的另一种优化方案，沿内筒轴向方向上，所述内筒的上段内径大于下段内径，且变径处为圆锥面，引流孔位于圆锥面上。
8.作为上述应用于油气田钻井设备的降压控制装置的另一种优化方案，所述圆锥面与内筒中心轴的夹角大于10度小于75度。
9.作为上述应用于油气田钻井设备的降压控制装置的另一种优化方案，所述喷射管采用直角弯管，且喷射管的出口端正对引流口。
10.作为上述应用于油气田钻井设备的降压控制装置的另一种优化方案，所述通气孔外接有气管，气管的进气端和大气相连通。
11.作为上述应用于油气田钻井设备的降压控制装置的另一种优化方案，所述外筒的顶端设置有环形挡板，环形挡板内壁和内筒外壁之间形成喇叭型通道，引流口位于所述喇叭型通道的出口端上。
12.作为上述应用于油气田钻井设备的降压控制装置的另一种优化方案，所述环形挡板上设置有导流环，导流环和内筒之间形成内径逐渐变大的导流通道，引流口位于所述导流通道的进口端上。
13.有益效果：
14.1.本发明所述一种用于油气田钻井设备的降压控制装置，通过在外部通道内设置喷射管，从喷射管内喷出的钻井液形成射流束，所述的射流束对外部通道内的钻井液形成引流作用，引导钻井液流向引流口，并经引流口排出，降低井下压力，同时由于射流束内含有较多的气泡，气泡向上移动，并推动位于引流口上方的钻井液向上移动，从而带动位于引流口下方的钻井液向上流动，加快钻井液从引流口排出的速度，即通过气提作用提高钻井液从引流口排出的速度。
15.2.本发明所述一种用于油气田钻井设备的降压控制装置，在外筒上设置环形板和导流环，沿钻井液流动方向上，即钻井液沿外部通道经引流口至导流通道，其内径逐渐变小，再逐渐变大，促使从导流通道内流出的钻井液速度提高，形成二次射流作用，引导外部通道内的钻井液从引流口排出。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图；
17.图中：1、套管，2、外筒，3、内筒，4、外部通道，5、引流口，6、引流孔，7、喷射管，8、通气孔，9、气管，10、连杆，11、环形板，12、导流环，13、钻杆，14、钻头。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.以下实施例未做具体说明的部分均为现有技术，比如套管1，钻杆13，钻头14，钻井液沿钻杆13的内部通道进入经钻头14并排入井下，沿套管1和钻杆13之间的通道排出，形成钻井液循环回路，均为本领域技术人员所知悉的技术。
20.如图1所示，本发明为一种用于油气田钻井设备的降压控制装置，该装置配合安装在套管1内，其中套管1固定竖直安装在地层中，降压控制装置包括外筒2和内筒3，外筒2转动配合安装在套管1内，内筒3通过三根连杆10固定安装在外筒2上，连杆10为支撑杆，一端固定安装在内筒3，其另一端固定安装在外筒2上，内筒3两端分别螺纹连接有钻杆13，内筒3的内部空腔为内部通道，外筒2内壁和内筒3外壁之间形成外部通道4，外筒2顶端朝向内筒3延伸并和内筒3外壁形成引流口5，引流口5供外部通道4内的钻井液通过向上排出，钻井液大部分沿外部通道4经引流口5排出。
21.本实施例中，内筒3的侧壁上还开设有若干引流孔6，每个引流孔6均为两端粗中间细的通孔，引流孔6一端连通内部通道，引流孔6另一端连通有喷射管7，喷射管7的数量和引流孔6的数量一致，喷射管7为竖直弯管，喷射管7竖直向上分布且位于引流口5下方，喷射管7的出口端正对引流口5，引导钻井液沿引流口5喷出。本实施例工作时，钻井液沿内部通道进入钻头14，钻井液对高度旋转的钻头14进行冷却，并将岩屑冲入钻井液内，随着井下压力的不断加大，钻井液带着岩屑沿外部通道4经引流口5射出，降低井下压力，其中部分钻井液直接沿喷射管7经引流口5射出，形成射流束，对外部通道4内的钻井液起到引流作用。
22.本实施例中，内筒3上设置有用于进空气的通气孔8，通气孔8的数量采用若干个，若干个通气孔8均匀竖直分布在内筒3侧壁上，通气孔8底端连通于引流孔6的中间段，通气孔8顶端连接有气管9，气管9的进气端和大气相连通，气管9通过扎带固定安装在钻杆13上，随钻杆13转动。便于外部空气沿气管9进入引流孔6内，促使从喷射管7内喷出的钻井液中气体含量增多，气泡向上移动，并推动位于引流口5上方的钻井液向上移动，从而带动位于引流口5下方的钻井液向上流动，加快钻井液从引流口5排出的速度，即通过气提作用提高钻井液从引流口5排出的速度。
23.本实施例中，如图1所示，沿内筒3轴向方向上，内筒3分为上段和下段，钻井液由上段流向下段，上段内径大于下段内径，且变径处为圆锥面，圆锥面与内筒3中心轴的夹角为60度，本方案的其他实施例中圆锥面与内筒3中心轴的夹角大于10度小于75度，内筒3直径逐渐变小，对应钻井液的流速逐步提高，引流孔6位于圆锥面上，将提高进入喷射管7钻井液的初始液体速度，进而提高从喷射管7出口喷出的射流束的速度。
24.本实施例中，外筒2的顶端固定设置有环形挡板11，环形挡板11内壁和内筒3外壁之间形成喇叭型通道，引流口5位于所述喇叭型通道的出口端上，环形挡板11顶端设置有导流环12，导流环12和环形挡板11采用一体成型结构，导流环12和内筒3外壁之间形成内径逐渐变大的导流通道，引流口5位于所述导流通道的进口端上，钻井液沿外部通道4经引流口5排出。沿钻井液向上流动方向上，外部通道至引流口至导流通道，其内径逐渐变小，再逐渐变大，促使从导流通道内流出的钻井液速度提高，形成二次射流作用，引导外部通道内的钻井液从引流口排出，便于快递降低井下压力，维持井下压力平衡。