[实用新型]一种气体钻井用气液混合工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于油气田的一种气体钻井高效气液混合工具，主要用于充气泥浆钻井和连续循环钻井作业中。

背景技术

近年来，气体钻井在我国获得迅速发展，已实施约300口直井。但是气体钻井技术的应用仍然受到地质及工程条件等因素的限制：纯空气钻井时如钻遇地层出水，携砂效果差或不能将岩屑团带离井筒引起卡钻事故，因此充气钻井是解决气体钻井井下出水复杂问题的好工具。但若充气钻井时如钻遇窄密度窗口地层或地层压力变化较大层段，需要随时计算并控制适合地层压力的循环介质的密度，如若控制不好就会发生井漏或溢流，严重会发生井喷事故。因为充气钻井过程中，上返流体介质主要是气液固三相流。若气液混合不均匀就会明显分出稀疏气固两相流和稠密液固两相流。稀疏气固两相流在井筒中上升时气流对岩屑的冲击力及气体粘性对岩屑的拖拽力较小，岩屑就会下沉到液体循环介质处，增加液固两相流的的密度并减小其携岩能力。

有效清除岩屑、净化井眼及控制好循环介质密度是钻井施工必须解决的问题。目前，应对携岩问题主要是增加注气量，例如，中国专利号“200420063985.4”公开了一种充气钻井气液混合控制装置，公开日为2006年02月08日。其基液主管线连接在基液应急管线上的三通上，基液主管线的尾端与喷嘴总成连接，气体主管线的尾端分别连接有气体应急管线及混合管线，混合管线的尾端连接在三通上，三通的另一端连接主管线，气体应急管线的尾端连接在主管线上。

但是现有技术不能有效的解决该问题。主要原因在于：（1）注入量增大后，全井携岩能量有所提高，但在井下环空截面积突变处由于稀疏气固两相流比例增大，岩屑沉降作用显著，因注入量增加而增加携岩能力不足以完全克服该段的沉降作用；（2）沿程能量损耗几乎同比例增大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种气体钻井用气液混合工具。本实用新型能够提高气体钻井气液的混合能力，增加循环介质的密度均匀性，避免岩屑沉降引起卡钻和其它井下复杂。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种气体钻井用气液混合工具，包括工具本体，其特征在于：所述工具本体一端为混合液出口，另一端为气体入口，混合液出口和气体入口之间的工具本体上设置有泥浆入口，所述工具本体内设置有里管，里管上设置有筛孔，所述里管的开口端与工具本体的气体入口端密封连接。

所述里管周向和轴向都均布有筛孔，轴向两列筛孔中心连接线与轴线夹角在8°~12°之间，且里管上所有筛孔总截面积之和与气体入口通径的比值在1.8~2之间。

所述气体入口通过螺纹连接有气体入口接头，气体入口接头与工具本体连接处设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈，里管通过螺纹连接在气体入口接头上。

所述泥浆入口通过螺纹连接有泥浆入口接头，螺纹连接后将泥浆入口接头与工具本体焊接。

所述混合液出口、气体入口和泥浆入口处均设置有由壬，气体入口接头通过母由壬与注气管线连接，泥浆入口接头通过公由壬与泥浆管线连接，混合液出口通过公由壬与立管连接。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型能使注入的气体与泥浆充分混合均匀注入到井筒内，避免井筒内气液混合物密度不均匀引发井下复杂。

二、本实用新型气液混合能力强，在工具本体内腔时设置有里管，里管周向和轴向都均布有筛孔，尤其是轴向两列筛孔中心连接线与轴线夹角在8°~12°之间，且里管上所有筛孔总截面积之和与气体入口通径的比值在1.8~2之间，使得每个筛孔相当于一个喷孔，喷出的高压气流与连续的泥浆流混合，能有效增加气体与泥浆的混合能量及混合接触面积，保证混合物密度均匀性。

三、本实用新型结构安全可靠，合理设计壁厚和选用由壬连接方式，有效缓解冲击气体及泥浆对本体的冲击力，接头密封性好及连接强度高。

四、本实用新型对气体及泥浆的泵入要求不高，调节好气液比就能达到高效混合目的，具有气液混合能力强、结构安全可靠、适用性强、流体能量损失较小的效果，主要用于充气泥浆钻井和连续循环钻井作业中。

综上，本实用新型可有效降低气体钻井施工中岩屑沉积及控制好循环介质的密度均匀，能够确保气体钻井作业成功。具有高效高安全性的特点，能够有效提高气液的混合能力，增加循环介质的密度均匀性，以达到避免钻井过程中“边喷边漏”现象，且能提高外环空内岩屑的运移和悬浮能力，防止岩屑大量沉积，避免发生岩屑沉积卡钻等井下复杂。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图