[发明专利]一种井下涡轮分流装置

说明书

技术领域

本发明涉及井下工具的附属装置领域中的一种用于石油钻井井下仪器或工具中的井下涡轮分流装置。

背景技术

在复杂地质条件下钻复杂结构井、特殊工艺井，使用井下随钻测量仪器和井下智能工具是不可或缺的。随着这些井下仪器和工具的广泛应用，涡轮的使用频率也越来越高。钻井过程中钻井液排量的变化不可避免，流经涡轮的钻井液流量也将发生变化，导致涡轮转速发生变化，从而导致涡轮驱动系统，例如发电机发电量波动，影响井下仪器和工具的稳定性。为此可以在涡轮前增设分流装置，以控制进入涡轮的钻井液流量，避免过大排量的钻井液进入涡轮造成涡轮转速过高，确保涡轮平稳工作。

发明内容

本发明的目的针对井下涡轮驱动系统在钻井液波动条件下涡轮转速不稳定的问题，提出一种井下涡轮分流装置。通过在涡轮前增设井下涡轮分流装置，以控制进入涡轮的钻井液流量，避免过大排量的钻井液进入涡轮造成涡轮转速过高，确保涡轮平稳工作的目标。

其技术方案包括：与涡轮本体前端固连的滤筒和阀座，阀座沿轴线预制有槽孔，槽孔内贯穿有阀杆，在阀座下方的阀杆设有与槽孔密封配合的阀头，在阀座上方的阀杆外套有弹簧，弹簧由固定在阀杆上部的档块限位锁定。

在滤筒上端部固定有导流罩。

所述挡块为螺母与垫片组合，螺母与螺杆端部丝扣配合。根据流量调节阀开关的弹簧预紧系统。

本发明的有益效果是：由阀座、阀杆、弹簧等组成的弹簧预紧系统配合滤筒，根据井下涡轮所适应的钻井液排量范围调整。在井下工作过程中，钻井液流经涡轮，带动涡轮转动，并在涡轮前后产生压力差。随着钻井液排量的增加，涡轮转速升高，两端压力差也会逐渐升高。当涡轮两端的压力差达到弹簧预紧系统设定预紧力时，阀杆的阀头与阀座打开，钻井液通过滤网从阀杆与阀座之间流至涡轮后方，流经涡轮的钻井液排量下降，降低涡轮转速，最终涡轮前后端压力差与弹簧预紧系统弹簧力达到平衡，涡轮转速并不因钻井液排量的大幅提升而大幅升高，有效分流流入涡轮的钻井液排量，使涡轮平稳工作。

附图说明

图1是本发明应用于一种井下涡轮驱动系统的局部结构示意图

图中：1. 钻铤 ，2. 导流罩， 3. 螺母， 4. 弹簧， 5. 阀座， 6. 涡轮叶片 ，7.垫片 ，8. 滤筒 ，9. 阀座孔， 10. 阀杆， 11. 涡轮本体。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的详述。

图1是井下涡轮分流装置的示意图。该装置同轴安装在钻铤1内，涡轮本体上带有涡轮叶片6，钻井液自导流帽2流经涡轮叶片6，带动涡轮本体11旋转。涡轮本体11与阀座5固联，阀座5与阀杆10形成一个开关阀，在初始安装状态下，阀杆10穿过阀座5上的阀座孔9，在阀杆10顶端，以螺母3将弹簧4与垫片7轴向压紧，构成弹簧预紧系统。按照设定的预紧力，将阀杆10与阀座5形成的开关阀关闭。涡轮本体11上安装有导流罩2和滤筒8，导流罩2可以使弹簧预紧系统不受钻井液冲蚀；滤筒8对流经开关阀的钻井液进行过滤，防止钻井液的杂物卡住开关阀。

本发明的工作过程如下：在钻井过程中，当钻井液的排量比较小，涡轮压降小于弹簧预紧系统压力时，阀杆10处于初始状态，流入涡轮叶片6的钻井液排量为钻铤1内钻井液排量；当钻井液排量增大，涡轮压降大于弹簧预紧系统的压力时，钻井液推动阀杆10向下运动，一部分钻井液流过阀座孔9，从而降低涡轮压降，当涡轮压降与弹簧预紧系统的压力相等的时候，流入涡轮叶片的钻井液排量保持不变，有效分流钻井液，避免流入涡轮的钻井液排量过大导致涡轮转速过高，确保涡轮平稳工作。