一种空心球分离装置的制作方法

本申请涉及钻井工具，特别涉及一种空心球分离装置。

背景技术：

1、在深水钻井过程中，由于海水低温与地层高温所形成的复杂温度场环境以及孔隙压力高、破裂压力低所形成的窄压力窗口特征，使得溢流、气侵或漏失等井下复杂情况频发。国内学者创新性地提出了多梯度控压钻井的新思想。该技术的基本原理是通过井下分离器将低密度的空心球从钻柱内的钻井液中分离并注入环空中，以分离器为参考点，上部环空内为空心球与钻井液混合后所形成的低密度流体，下部环空内为原钻井液，从而在环空内形成了两个密度梯度。如果在钻柱上安装多个分离器进行多点分离，则可以在环空内形成多个密度梯度。然后根据窄压力窗口特征，通过调节多梯度参数使得井筒压力始终处于压力窗口内，最终实现安全、高效的钻井作业。其显著优势在于能够更好地控制井筒压力剖面，有利于简化井身结构。但是现有分离器对空心球的分离效率不高，导致空心球无法顺利进入上部环空。同时，由于对于空心球的分离效果不佳，分离过程中还可能存在堵塞分离通道的问题，在分离器内部产生憋压，从而引发可能的钻井风险。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种空心球分离装置，以解决相关技术中，现有的分离装置对空心球的分离效率较低的问题。

2、本申请实施例提供了一种空心球分离装置，包括：

3、外壳体，所述外壳体内沿钻井液流动方向依次设置有第一分离机构和第二分离机构；

4、所述第一分离机构包括球形金属过滤网，所述外壳体靠近所述球形金属过滤网位置处设置有第一分离口；

5、所述第一分离机构与所述外壳体之间形成有朝所述第二分离机构方向流动的泄流通道；

6、所述第二分离机构包括设置于所述泄流通道出口侧的塔型滤网，所述外壳体靠近所述塔型滤网位置处设置有第二分离口。

7、在一些实施例中，在所述球形金属过滤网的一端设置有球座，所述球座的下游端设置有支撑弹簧，所述支撑弹簧的一端固定于所述球座，另一端固定于弹簧座。

8、在一些实施例中，所述第二分离机构还包括设置于所述球座下游方向的喷嘴，所述弹簧座固定于所述喷嘴。

9、在一些实施例中，所述外壳体的内腔里设置有环形壁，所述环形壁内部靠近所述喷嘴的一端设置有凸台，所述凸台靠近所述塔型滤网的一端斜向开设有射流孔，所述射流孔与所述泄流通道贯通连接。

10、在一些实施例中，所述球座上开设有中心孔以及多个沿所述中心孔呈圆周设置的通孔。

11、在一些实施例中，所述球形金属过滤网内设置有用于支撑的金属球芯，所述金属球芯上开设有匹配所述中心孔的过流孔。

12、在一些实施例中，所述射流孔与所述第二分离口贯通连接。

13、在一些实施例中，所述球座与所述环形壁之间设置有密封圈。

14、在一些实施例中，所述凸台上呈圆周设置有多个喷射孔，所述凸台与所述弹簧座固定，所述弹簧座中心开设有通孔。

15、在一些实施例中，所述球形金属过滤网和所述塔型滤网的孔径均小于空心球的直径。

16、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

17、本申请实施例提供了一种空心球分离装置，包括外壳体，所述外壳体内沿钻井液流动方向依次设置有第一分离机构和第二分离机构；所述第一分离机构包括球形金属过滤网，所述外壳体靠近所述球形金属过滤网位置处设置有第一分离口；所述第一分离机构与所述外壳体之间形成有朝所述第二分离机构方向流动的泄流通道；所述第二分离机构包括设置于所述泄流通道出口侧的塔型滤网，所述外壳体靠近所述塔型滤网位置处设置有第二分离口。

18、在使用中，在外壳体内沿钻井液流动方向依次设置有第一分离机构和第二分离机构，第一分离机构包括球形金属过滤网，所述外壳体靠近所述球形金属过滤网位置处设置有第一分离口，当钻井液和空心球的混合流体到达球形金属过滤网，此时空心球被球形金属过滤网阻隔，实现第一次分离，此时部分空心球会通过第一分离口进入环空，完成分离，其他空心球会通过泄流通道向第二分离机构进行流动，第二分离机构包括设置于所述泄流通道出口侧的塔型滤网，凭借塔型滤网，空心球被第二次阻隔，通过第二分离口进入环空中，完成第二次分离。该空心球分离装置通过设置两级分离机构，能够提高对于空心球的分离效率，且通过泄流通道，将第一分离机构和第二分离机构进行连通，能够防止空心球在分离时发生堵塞，从而保证对于空心球的分离效率。

技术特征：

1.一种空心球分离装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

3.如权利要求2所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

4.如权利要求3所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

5.如权利要求4所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

6.如权利要求5所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

7.如权利要求4所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

8.如权利要求4所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

9.如权利要求4所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

10.如权利要求1所述的一种空心球分离装置，其特征在于：

技术总结
本申请涉及一种空心球分离装置，属于钻井工具技术领域。该装置包括外壳体，所述外壳体内沿钻井液流动方向依次设置有第一分离机构和第二分离机构；所述第一分离机构包括球形金属过滤网，所述外壳体靠近所述球形金属过滤网位置处设置有第一分离口；所述第一分离机构与所述外壳体之间形成有朝所述第二分离机构方向流动的泄流通道；所述第二分离机构包括设置于所述泄流通道出口侧的塔型滤网，所述外壳体靠近所述塔型滤网位置处设置有第二分离口。该空心球分离装置通过设置两级分离机构，能够提高对于空心球的分离效率，且通过泄流通道，将第一分离机构和第二分离机构进行连通，保证对于空心球的分离效率。

技术研发人员：张锐尧,钟毓灵,全兵,肖平,关勤勤
受保护的技术使用者：中石化江钻石油机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22