[实用新型]一种泡沫钻进用旋内喷式机械消泡装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种泡沫钻进用旋内喷式机械消泡装置。

背景技术

泡沫钻进技术是一种先进的钻探技术方法，属于欠平衡钻井技术的重要组成部分，我国在80年代开始对泡沫钻井技术进行研究和应用，目前该项技术受到关注的程度也越来越高。泡沫是由气体分散在含有少量起泡剂的液体中形成的一种被液膜包围起来的非均相分散体系。均匀稳定的泡沫流体具有密度低、导热系数和热容量小、表面黏度和强度高、能够形成坚固致密的蜂窝状结构等特点。鉴于泡沫本身所具有的特性，泡沫钻进技术能够有效克服地质条件复杂所造成的相关钻探难题。首先，泡沫流体密度低、静液压力小，在低压漏失地层钻进过程中容易起到防漏堵漏作用且保持压力平衡状态，有效控制了钻井流体循环漏失、减轻储层伤害、保护低压油气藏，显著提高了井眼的清洁度，从而保证水井、地热井的出水量；同时，能够避免高密度流体对钻进造成的阻碍，有利于提高钻进速度，降低成本；其次，泡沫黏度高，携岩能力强，孔内清洁效果好，能够有效避免钻头对孔底岩屑的重复破碎，钻探磨损小，适合钻进深孔；再次，钻进过程中泡沫携岩上返的流速较低，不会对钻孔孔壁造成强烈的冲击，能起到保护孔壁的作用，可以在弱胶结和怕冲刷破碎卵砾石等复杂地层中顺利钻进，有效避免孔壁坍塌等问题的发生；最后，泡沫的导热系数和热容量小，在冻土地区钻进时对井壁温度的干扰小，可准确判定冻土层的厚度和层位。另外，泡沫钻进耗液量少，可在沙漠、高山等干旱缺水或供水困难地区大面积推广应用。

泡沫钻进技术凭借上述特点和优势，在近年来得到了迅速发展，尤其是在低压低渗地层的油气藏开发、冻土区天然气水合物的勘探及高温和超高温地热资源开采等领域得到了广泛的应用，取得了显著成效。但是从应用实践来看，泡沫钻进技术尚有大量的难题急需攻关，其中，消泡问题尤为突出，且已成为制约泡沫钻进技术发展和推广应用的阻碍之一。

目前国内外常用的消泡方法是通过添加化学消泡剂的方式进行消泡，然而化学消泡剂不但价格昂贵，还会对泡沫基液造成污染，影响其再次发泡的效果；泡沫基液只能一次性使用，钻进现场需要不断配置大量的泡沫基液，这样不仅提高了成本，还增加了工作量且后续大量的污水处理困难。虽然国内外学者也提出了一些相关的机械物理消泡装置和方法，但是这些消泡装置要么结构复杂，加工安装精度要求较高，消泡方法单一，消泡效率较低，难以满足现场的要求。

申请公开号为CN103452506A的中国实用新型专利申请《一种煤矿井下泡沫钻进用消泡装置及方法》(申请号：CN201310425857.3)披露了一种结构，其由消泡剂溶液注入器、旋转射流消泡器和离心消泡器三部分组成，核心部件为旋转射流消泡器，所述旋转射流消泡器包括旋转射流管，其上具有3～6个沿周向均匀分布的贴壁射流孔，射流孔轴线所在平面与对应的射流管轴线所在平面之间夹角为29°；旋转射流消泡器前端通过柔性管与离心消泡器相连；旋转射流消泡器后端通过螺纹与消泡剂溶液注入器相连，注入器上的进液接头带有径向进液孔，进液量通过阀门控制；旋转射流消泡器管壁与进气高压胶管相连，进气高压胶管上的压缩空气控制阀和气体流量计用来控制压缩空气的进气量。上述结构中，射流孔的设置在一定程度上提高了消泡效率，但是在经过射流孔之后，未消灭的泡沫容易上返，仍旧会对泡沫钻进技术构成影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能实现对泡沫基液的循环利用、降低成本、消泡效率高的泡沫钻进用旋内喷式机械消泡装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种泡沫钻进用旋内喷式机械消泡装置，包括泡沫接收管、喷射内管及扩散室，所述泡沫接收管的一端具有消泡剂进口，所述泡沫接收管的另一端为与喷射内管的进口相连接的消泡剂出口，所述喷射内管的侧壁上设置有与喷射内管相连通的进气管，所述扩散室与喷射内管的出口相连接，其特征在于：所述喷射内管的外周设置有一过渡腔室，所述的进气管连接于该过渡腔室上；所述喷射内管的前部设置有多个沿周向开设并呈螺旋状布置的第一喷射孔；所述喷射内管的后部设置有多个沿周向开设并呈向后交汇式布置的第二喷射孔，所述第一喷射孔、第二喷射孔均将喷射内管的内腔与过渡腔室相连通；所述各第二喷射孔的轴线在该第二喷射孔后侧的喷射内管轴线上相交汇；所述扩散室成型为自前向后开口逐渐扩大的喇叭状，且该扩散室开口角度为10～15°。

在上述方案中，所述第一喷射孔的轴线所在的竖直平面与喷射内管的轴线所在的竖直平面之间的夹角为θ1，且该0＜θ1＜90°。优选地，所述30≤θ1≤80°。采用这样的角度，可有效提高第一轮消泡效果。