[发明专利]井下旋流剪切振动发生器装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井工程中，用于旋流顶替固井的井下旋流剪切振动发生器装置。 

背景技术

现有的旋流顶替固井一般采用螺旋流顶替技术，主要有以下几方面：①活动套管旋流顶替固井技术，原理是通过顶替过程中旋转套管实现固井流体的螺旋流动；缺点：由于旋转扭矩过大，转速不能太快，导致固井效果不理想；加大转速，则作业风险加大，尤其是大斜度井、水平井固井，这一技术更是受到限制。②采用固井旋流器，该旋流器主要由外管、内管和螺旋形流道组成，旋流器流道在内管上设有进液孔，在外管上设有出液孔，将内管放外管中用外管与其它管相连的螺纹顶紧，这种固井旋流器在一定程度上可以提高水泥浆的顶替效果；其缺点在于：固井流体需要通过内管进入外管这个过程才能旋流，这一过程会消耗很多固井流体的动能，降低了固井流体的流动能力，也限制了产生的旋流强度。 

发明内容

为了增强固井液的旋流强度，提高固井效果，本发明提供一种井下旋流剪切振动发生器装置。该装置兼顾旋流、剪切和径向振动脉冲的综合效果，形成井下旋流剪切振动，从而提高水泥石的强度性能，提高固井质量。 

本发明的技术方案是：一种井下旋流剪切振动发生器装置，包括依次连接的接箍、外筒及导流座，其中，所述外筒的上部外壁上固定旋流发生器，外筒内孔下部依次置有剪切转子、振动转子及旋流转子。 

为了加强旋流效果，所述的旋流发生器、剪切转子、振动转子及旋流转子上均带有螺旋式叶片；所述的剪切转子、振动转子及旋流转子通过轴承固定在轴上，轴的两端固定在导流定子上，导流定子固定在外筒的内壁上；所述的导流定子上带有导流孔；所述的导流座上带有下导流孔。 

本发明的有益效果是：由于采用上是技术方案，在外筒的内孔设置转动的剪切转子、振动转子及旋流转子，当水泥石通过剪切转子时，通过高速剪切分散，使水泥颗粒充分均匀地分散到液流中，提高液流的流变性，获得均匀分布的液体，从而得到完全湿润和分散均匀的水泥石；再经振动转子产生径向振动脉冲，可以冲刷套管柱和井壁上的泥饼、降低钻井液的粘度和切力，提高顶替效率，从而提高水泥石的强度性能，提高固井质量；旋流转子可以增加井壁的周向剪切驱动力，可以更有效地携带岩屑及冲刷井壁，提高界面胶结强度。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为图1中序号2旋流发生器的截面图；

图3为图1中序号4剪切转子、振动转子7及旋流转子9的截面图。

图中 1-接箍，2-旋流发生器，3-外筒，4-剪切转子，5-锁紧螺钉，6-轴承，7-振动转子，8-导流定子，9-旋流转子，10-导流座，11-下导流孔，12-导流孔，13-轴。 

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步说明： 

由图1至图3所示，该井下旋流剪切振动发生器装置包括依次螺纹连接的接箍1、外筒3及导流座10，其中，所述外筒3的上部外壁上由锁紧螺钉5固定旋流发生器2，外筒3内孔下部从上至下依次置有剪切转子4、振动转子7及旋流转子9；所述的旋流发生器2上带有均布的螺旋叶片且为塑料材质，如图2所示，而剪切转子4、振动转子7及旋流转子9为金属结构，其上均布有螺旋叶片，如图3所示，在此实施例中，螺旋叶片的数量均为4个。所述的剪切转子4、振动转子7及旋流转子9通过轴承6固定在轴13上，轴13的两端固定在导流定子8上，导流定子8由锁紧螺钉5固定在外筒3的内壁上；所述的导流定子8上带有导流孔12；上述的导流座10上带有下导流孔11。