套管下放工具的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種套管下放工具，套管下放工具包括通過循環(huán)流體轉(zhuǎn)動的葉輪機構(gòu)，及與葉輪機構(gòu)相連接的帶切削刃的套管鞋，葉輪機構(gòu)包括葉輪和位于葉輪側(cè)向的進液孔，進液孔與葉輪相連通，在下套管時，將上接頭與套管相連接后，下放套管和套管下放工具，當(dāng)套管下放遇阻時，向套管下放工具循環(huán)流體，流體由進液孔進入葉輪套的內(nèi)腔后從側(cè)向沖擊葉輪的葉輪片，并推動葉輪旋轉(zhuǎn)，進而帶動套管鞋旋轉(zhuǎn)，直至解阻為止。本實用新型的套管下放工具可有效解決井眼砂橋及縮頸造成的套管下放困難問題，且流體能量利用率高，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易，成本低。
【專利說明】
套管下放工具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油天然氣鉆井領(lǐng)域，尤其是一種將套管下入復(fù)雜井眼內(nèi)、能有效解決由于井眼砂橋及縮頸問題造成套管下放困難的套管下放工具。

【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜井眼的縮頸及砂橋問題嚴(yán)重影響了套管的下放，常規(guī)通井后仍存在套管下放不到位的問題，井隊常常需要起出套管，再重新通井，重新下放套管，這樣一方面大大增加了作業(yè)風(fēng)險和成本，另一方面從理論來說，套管是不允許反復(fù)上卸扣的。
[0003]盡管現(xiàn)有的套管下放工具，可以在一定程度上解決管柱下放時遇到的砂橋問題，但其仍存在效率低、不具備擴眼功能、無法解決縮頸等問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種套管下放工具，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的無法有效解決因井眼砂橋及縮頸問題造成套管下放困難的缺陷。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提出一種套管下放工具，所述套管下放工具包括通過循環(huán)流體轉(zhuǎn)動的葉輪機構(gòu)，以及與所述葉輪機構(gòu)相連接的帶切削刃的套管鞋，所述葉輪機構(gòu)包括葉輪和位于所述葉輪側(cè)向的進液孔，所述進液孔與所述葉輪相連通。
[0006]如上所述的套管下放工具，其中，所述套管下放工具還包括與所述葉輪機構(gòu)相連接的上接頭，所述葉輪機構(gòu)還包括與所述上接頭相連接的外套、以及套設(shè)于所述外套內(nèi)的葉輪套，所述葉輪設(shè)于所述葉輪套內(nèi)，所述葉輪與所述套管鞋相連接，所述葉輪套與所述外套之間形成第一流體通道，所述進液孔貫穿所述葉輪套的側(cè)壁且與所述第一流體通道相連通，所述第一流體通道與所述上接頭的中心孔相連通。
[0007]如上所述的套管下放工具，其中，所述進液孔的設(shè)置方向與所述葉輪套在所述進液孔處的徑向直線的夾角大于O度，且小于90度。
[0008]如上所述的套管下放工具，其中，所述葉輪套的外壁與所述外套的內(nèi)壁之間形成月牙形的所述第一流體通道。
[0009]如上所述的套管下放工具，其中，所述葉輪機構(gòu)還包括位于所述上接頭與所述葉輪套之間的分水短節(jié)，所述分水短節(jié)將所述葉輪套的內(nèi)腔的上端封閉，所述分水短節(jié)與所述外套之間形成第二流體通道，所述第二流體通道與所述第一流體通道、所述第二流體通道與所述上接頭的中心孔相連通。
[0010]如上所述的套管下放工具，其中，所述分水短節(jié)的外壁與所述外套的內(nèi)壁之間形成月牙形的所述第二流體通道。
[0011]如上所述的套管下放工具，其中，所述葉輪與所述套管鞋之間連接有連接短節(jié)，所述連接短節(jié)的中心孔與所述葉輪的中心孔相連通，所述連接短節(jié)外套設(shè)有扶正軸承，所述扶正軸承與所述外套之間套設(shè)有固定套，所述固定套將所述扶正軸承固定在所述連接短節(jié)外部。
[0012]如上所述的套管下放工具，其中，所述連接短節(jié)通過伸出所述外套外部的過渡短節(jié)與所述套管鞋相連接，所述過渡短節(jié)的中心孔與所述連接短節(jié)的中心孔相連通。
[0013]如上所述的套管下放工具，其中，所述套管鞋具有切削半徑，所述套管鞋的切削半徑大于所述外套的半徑。
[0014]本實用新型的套管下放工具的特點和優(yōu)點是:
[0015]1、在套管下放遇阻時，采用本實用新型的套管下放工具循環(huán)流體，葉輪機構(gòu)將流體的動能轉(zhuǎn)換為機械能，并帶動帶有切削刃的套管鞋相對于套管轉(zhuǎn)動，無需起出套管通井，即可有效解決井眼砂橋及縮頸造成的套管下放困難問題；由于進液孔位于葉輪的側(cè)向，流體由進液孔進入后直接沖擊葉輪片推動葉輪轉(zhuǎn)動，可有效提高流體能量的利用率；由于該套管鞋具備擴眼功能，可有效解決縮頸問題。
[0016]2、本實用新型的套管下放工具結(jié)構(gòu)簡單，工作效率高，操作方便，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中:
[0018]圖1是本實用新型的套管下放工具的剖視圖；
[0019]圖2是圖1中A-A剖切線處的剖面示意圖。
[0020]主要元件標(biāo)號說明:
[0021]I 外套
[0022]11葉輪套111第一流體通道 112進液孔
[0023]12葉輪121排液孔
[0024]13分水短節(jié) 131第二流體通道
[0025]2套管鞋3上接頭4連接短節(jié)
[0026]5扶正軸承 6固定套7過渡短節(jié)
[0027]L徑向直線

【具體實施方式】
[0028]為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0029]如圖1所示，本實用新型提供一種套管下放工具，包括通過循環(huán)流體轉(zhuǎn)動的葉輪機構(gòu)，以及與葉輪機構(gòu)相連接的帶切削刃的套管鞋2，套管鞋2在葉輪機構(gòu)的帶動下轉(zhuǎn)動，其中，該葉輪機構(gòu)包括葉輪12和位于葉輪12側(cè)向的進液孔112，進液孔112與葉輪12相連通，即進液孔112位于葉輪12的外側(cè)，且進液孔112與葉輪12上相鄰兩個葉輪片之間的空間相連通，在循環(huán)流體時，流體由位于葉輪12側(cè)向的進液孔112進入后側(cè)向沖擊葉輪12上的葉輪片，推動葉輪12旋轉(zhuǎn)，并進一步帶動與葉輪機構(gòu)相連接的套管鞋2旋轉(zhuǎn)，套管鞋2上切削刃的旋轉(zhuǎn)可消除井眼砂橋及縮頸，解決由井眼砂橋及縮頸造成的套管下放困難問題，由于流體沿側(cè)向進入后直接沖擊葉輪片，可大大提高流體能量的利用率。其中的葉輪12可為一個，也可沿葉輪12的軸向并排設(shè)置多個，每個葉輪12上的葉輪片例如為5個，或根據(jù)需要設(shè)置更多級葉片。
[0030]如圖1、圖2所示,在一個具體實施例中，套管下放工具還包括與葉輪機構(gòu)相連接且位于葉輪機構(gòu)上方的上接頭3，葉輪機構(gòu)還包括與上接頭3相連接的外套1、以及套設(shè)于外套I內(nèi)的葉輪套11，葉輪12設(shè)于葉輪套11內(nèi)，即外套1、葉輪套11、葉輪12均具有中空且兩端開放的內(nèi)腔，外套1、葉輪套11和葉輪12由外至內(nèi)依次套設(shè)且同軸心，外套I連接在上接頭3的下方，葉輪12與套管鞋2相連接，葉輪套11與外套I之間形成第一流體通道111，進液孔112貫穿葉輪套11的側(cè)壁且與第一流體通道111相連通，即進液孔112位于外套I與葉輪12之間的環(huán)形空間內(nèi)，并設(shè)置在葉輪套11的側(cè)壁上，第一流體通道111與上接頭3的中心孔相連通，另外，葉輪套11內(nèi)腔的上端及葉輪12內(nèi)腔的上端與上接頭3的中心孔不連通，以避免流體由上端進入葉輪套11的內(nèi)腔及葉輪12的內(nèi)腔中。在循環(huán)流體時，流體由上接頭3的中心孔依次流入第一流體通道111、進液孔112后從側(cè)向進入葉輪套11內(nèi)并推動葉輪12旋轉(zhuǎn)。其中，外套I與上接頭3通過螺紋連接，上接頭3的外徑例如為178mm，上接頭3的上端具有內(nèi)螺紋，可通過7”LTC(長圓扣)螺紋與上層套管相連接。
[0031]如圖2所示，在一個可行的技術(shù)方案中，進液孔112的設(shè)置方向(長度方向)與葉輪套11在進液孔112處的徑向直線L的夾角α大于O度，且小于90度，其中的徑向直線L是指進液孔112的中心與葉輪套11的中心軸之間的水平連線，或者說，進液孔112的設(shè)置方向(長度方向)與葉輪套11在進液孔112處的切向方向(切線)的夾角大于O度，且小于90度，以使流體由進液孔112流出的方向直接指向葉輪片的片體側(cè)面，流體直接作用于葉輪片推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而將流體動能充分轉(zhuǎn)化為推動葉輪12轉(zhuǎn)動的機械能，提高流體能量的利用率。其中，進液孔112的具體設(shè)置方向是由葉輪片的設(shè)置方向決定的，另外，由于葉輪片一般呈張開的傾斜狀，優(yōu)選地，進液孔的長度方向不設(shè)置為沿葉輪套的徑向或切向，否則流體無法對葉輪片施加指向其轉(zhuǎn)動方向的力(或分力)，而無法推動葉輪片轉(zhuǎn)動。
[0032]更進一步地，進液孔112的設(shè)置方向(長度方向)與葉輪套11在進液孔112處的徑向直線L的夾角α為30度?60度，或者說進液孔112的設(shè)置方向(長度方向)與葉輪套11在進液孔112處的切向方向(切線)的夾角為30度?60度，以使流體更直接地作用于葉輪片，進一步提高流體能量的利用率。
[0033]其中，葉輪套11的內(nèi)徑例如為126mm，葉輪套11的側(cè)壁上可沿軸向均布4組進液孔112，比如相鄰兩組進液孔112的間距為100mm，每組進液孔112沿葉輪套11的周向可均布兩個，進液孔112可為圓孔，例如直徑為15mm的圓孔，但進液孔112的數(shù)量、排布方式、具體形狀和尺寸均可根據(jù)需要進行設(shè)置，對此本申請不加以限制。
[0034]另外，葉輪12的下端側(cè)壁上還貫穿有排液孔121，排液孔121的一端與葉輪套11和葉輪12之間形成的環(huán)形空間相連通，排液孔121的另一端與葉輪12的中心孔及套管鞋2的中心孔相連通，以供流體由進液孔112進入并推動葉輪12旋轉(zhuǎn)后，最終經(jīng)由排液孔121、套管鞋2的中心孔排出。
[0035]此外，套管鞋2具有切削半徑，套管鞋2的切削半徑大于外套I的半徑，其中套管鞋2的切削半徑是指套管鞋2旋轉(zhuǎn)切削時的最大切削半徑，具體是，套管鞋2具有上端外徑大于下端外徑的縮徑外壁，例如為錐形，且套管鞋2與葉輪12相連接的一端的外徑大于套管鞋2另一端的外徑，套管鞋2的外壁上鑲嵌有硬質(zhì)合金條，以形成切削刃，套管鞋2鑲嵌切削刃后的最大半徑即為切削半徑，套管鞋2旋轉(zhuǎn)時切削刃具有擴眼功能，可有效解決井眼縮頸問題。
[0036]再如圖2所示，在本實施例中，葉輪套11的外壁與外套I的內(nèi)壁之間形成月牙形的第一流體通道111，例如，葉輪套11的外壁沿周向呈類似橢圓的形狀，外套I的內(nèi)壁沿周向為圓形，即葉輪套11外壁的相對兩側(cè)接觸外套I內(nèi)壁，而相接觸的兩側(cè)之間便與外套I內(nèi)壁配合形成類似月牙的弧狀區(qū)域。將第一流體通道111設(shè)計為月牙形，可滿足結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計要求，便于加工，但并不限于此，還可將第一流體通道設(shè)計為其它形狀如環(huán)形通道等。
[0037]如圖1所示，葉輪機構(gòu)還包括位于上接頭3與葉輪套11之間的分水短節(jié)13，分水短節(jié)13將葉輪套11內(nèi)腔的上端封閉，也同時將葉輪12內(nèi)腔的上端封閉，套設(shè)于外套I內(nèi)的分水短節(jié)13與外套I之間形成第二流體通道131，第二流體通道131與第一流體通道111、第二流體通道131與上接頭3的中心孔相連通。當(dāng)循環(huán)流體時，流體由上接頭3的中心孔依次流入第二流體通道131、第一流體通道111、進液孔112后推動葉輪12旋轉(zhuǎn)，葉輪12進一步帶動套管鞋2旋轉(zhuǎn)，其中分水短節(jié)13為實心體，可將葉輪套11內(nèi)腔的上端封閉，避免流體由葉輪套11的頂端進入葉輪套11的內(nèi)腔。
[0038]其中，分水短節(jié)13的外壁與外套I的內(nèi)壁之間形成月牙形的第二流體通道131，第二流體通道131與第一流體通道111的形狀及構(gòu)成方式相同。將第二流體通道131設(shè)計為月牙形，可滿足結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計要求，便于加工，但不限于此，還可將第二流體通道設(shè)計為其它形狀如環(huán)形通道等。
[0039]在如圖1所示的實施例中，葉輪12與套管鞋2之間連接有連接短節(jié)4，連接短節(jié)4的中心孔與葉輪12的中心孔相連通，連接短節(jié)4外套設(shè)有扶正軸承5，扶正軸承5與外套I之間套設(shè)有固定套6，固定套6將扶正軸承5固定在連接短節(jié)4外部。
[0040]另外，連接短節(jié)4通過伸出外套I外部的過渡短節(jié)7與套管鞋2相連接，過渡短節(jié)7的中心孔與連接短節(jié)4的中心孔相連通，過渡短節(jié)7的中心孔與套管鞋2的中心孔相連通。
[0041]具體是，連接短節(jié)4的上端設(shè)有內(nèi)螺紋，并與葉輪12下端本體的外螺紋相螺接，連接短節(jié)4的下端設(shè)有外螺紋，并與過渡短節(jié)7上端的內(nèi)螺紋相螺接，過渡短節(jié)7下端的外螺紋與套管鞋2上端的內(nèi)螺紋相螺接，固定套6的上端設(shè)有外螺紋，并與外套I下端的內(nèi)螺紋相螺接，連接短節(jié)4外壁上設(shè)有一個環(huán)形凸部，環(huán)形凸部的上部、下部各設(shè)有一個扶正軸承5，扶正軸承5由固定套6內(nèi)壁上設(shè)置的臺肩抵靠固定，扶正軸承5可采用具有常規(guī)動力鉆具的扶正軸承。
[0042]采用上述套管下放工具下放套管的方法，包括:在葉輪機構(gòu)的上方連接套管(即將上接頭3與套管相連接)后，下放套管和套管下放工具；當(dāng)套管下放遇阻時，向套管下放工具循環(huán)流體，例如流體為泥漿、流體排量為20-30L/S，流體由進液孔112進入葉輪套11的內(nèi)腔后從側(cè)向沖擊葉輪12的葉輪片，并推動葉輪12旋轉(zhuǎn)，進而帶動套管鞋2旋轉(zhuǎn)，套管鞋2旋轉(zhuǎn)時，套管鞋2上的切削刃能清除井眼內(nèi)的砂橋并實現(xiàn)擴徑，持續(xù)循環(huán)流體直至解阻為止，即可解決由井眼砂橋和縮頸造成的套管下放困難問題，使套管能順利下放，流體的流動路徑請見圖1中的箭頭標(biāo)示。
[0043]采用本實用新型的套管下放工具，無需旋轉(zhuǎn)整個完井管柱串，即可實現(xiàn)套管鞋2相對于套管的旋轉(zhuǎn)，從而有效解決下放套管時遇到的井眼砂橋及縮頸問題，本實用新型的套管下放工具結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易，成本低。
[0044]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實用新型保護的范圍。而且需要說明的是，本實用新型的各組成部分并不僅限于上述整體應(yīng)用，本實用新型的說明書中描述的各技術(shù)特征可以根據(jù)實際需要選擇一項單獨采用或選擇多項組合起來使用，因此，本實用新型理所當(dāng)然地涵蓋了與本案發(fā)明點有關(guān)的其它組合及具體應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種套管下放工具，其特征在于，所述套管下放工具包括通過循環(huán)流體轉(zhuǎn)動的葉輪機構(gòu)，以及與所述葉輪機構(gòu)相連接的帶切削刃的套管鞋，所述葉輪機構(gòu)包括葉輪和位于所述葉輪側(cè)向的進液孔，所述進液孔與所述葉輪相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的套管下放工具，其特征在于，所述套管下放工具還包括與所述葉輪機構(gòu)相連接的上接頭，所述葉輪機構(gòu)還包括與所述上接頭相連接的外套、以及套設(shè)于所述外套內(nèi)的葉輪套，所述葉輪設(shè)于所述葉輪套內(nèi)，所述葉輪與所述套管鞋相連接，所述葉輪套與所述外套之間形成第一流體通道，所述進液孔貫穿所述葉輪套的側(cè)壁且與所述第一流體通道相連通，所述第一流體通道與所述上接頭的中心孔相連通。
3.如權(quán)利要求2所述的套管下放工具，其特征在于，所述進液孔的設(shè)置方向與所述葉輪套在所述進液孔處的徑向直線的夾角大于0度，且小于90度。
4.如權(quán)利要求2所述的套管下放工具，其特征在于，所述葉輪套的外壁與所述外套的內(nèi)壁之間形成月牙形的所述第一流體通道。
5.如權(quán)利要求2所述的套管下放工具，其特征在于，所述葉輪機構(gòu)還包括位于所述上接頭與所述葉輪套之間的分水短節(jié)，所述分水短節(jié)將所述葉輪套的內(nèi)腔的上端封閉，所述分水短節(jié)與所述外套之間形成第二流體通道，所述第二流體通道與所述第一流體通道、所述第二流體通道與所述上接頭的中心孔相連通。
6.如權(quán)利要求5所述的套管下放工具，其特征在于，所述分水短節(jié)的外壁與所述外套的內(nèi)壁之間形成月牙形的所述第二流體通道。
7.如權(quán)利要求2所述的套管下放工具，其特征在于，所述葉輪與所述套管鞋之間連接有連接短節(jié)，所述連接短節(jié)的中心孔與所述葉輪的中心孔相連通，所述連接短節(jié)外套設(shè)有扶正軸承，所述扶正軸承與所述外套之間套設(shè)有固定套，所述固定套將所述扶正軸承固定在所述連接短節(jié)外部。
8.如權(quán)利要求7所述的套管下放工具，其特征在于，所述連接短節(jié)通過伸出所述外套外部的過渡短節(jié)與所述套管鞋相連接，所述過渡短節(jié)的中心孔與所述連接短節(jié)的中心孔相連通。
9.如權(quán)利要求2所述的套管下放工具，其特征在于，所述套管鞋具有切削半徑，所述套管鞋的切削半徑大于所述外套的半徑。
【文檔編號】E21B23/00GK204113162SQ201420508559
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】韓飛, 王力, 李雪輝, 任榮權(quán), 王宏偉, 鄭萬江, 陽文發(fā), 紀(jì)友哲, 郭慧娟, 耿莉, 朱英杰, 楊磊, 范應(yīng)璞, 于永亮, 張士彬, 劉洋 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院