[实用新型]旋流式自激水力振荡套管鞋

说明书

本实用新型涉及油田完钻井所下第一根套管下端装有导向的引鞋，属于旋流式自激水力振荡套管鞋。

为使油田完钻井在下套管过程中顺利进行，在所下套管第一根套管下端装有导向作用的引鞋，如图3所示。它是在套管短接1上装有露出为弧形体的引体2，引体2上有套管轴心轴线通径水眼3。套管下完后在固井过程中水泥浆经套管、水眼3由井底返回套管外环形空间待候凝，封固套管外所要封固的地层。对所要封固地层段的固井质量检验标准；水泥浆经水眼3由井底沿套管外环形空间上返过程中要对已形成的井壁泥饼和在下套管过程中体外泥浆膜冲刷清洗彻底，同时要排除固井过程中水泥浆的气泡，才能保证固井质量，即水泥浆填实所要封固地层段的环空。但由于套管鞋上的水眼是直通的，只有通道作用，因而已固井有的发生窜槽，使井下油、天然气由套管体外窜出地面，影响正常生产。尤其对井斜和狗腿子井段，采用此种引鞋更难于保证固井质量。基于上述提出本申请。

本实用新型的目的在于克服背景技术中缺点之处，而提供一种可使水泥浆在上返过程中易充分活化和密度均匀并能排除所含气泡的旋流式自激水力振荡套管鞋，有利于清除井壁泥饼和管体外泥浆膜，从而可保证固井质量。

本实用新型是根据流体力学原理来设计的，其目的可以通过以下技术方案来达到：套管串首端所连接套管鞋，套管鞋上有通径水眼3的引体2，套管鞋引体内腔有喇叭形入口向通径水眼过渡的水眼，在过渡水眼壁上有斜向朝上连通水眼4。

上述水眼4可均布3个或3个以上，每个水眼的中部至出口为变径腔，水眼的出口可为喇叭口形，且水眼的腔壁上可制成如似枪管膛线的螺旋槽，水眼4的入口端可镶水眼套，水眼套伸进水眼5，下端口过渡到水眼3。其中喇叭口水眼5的最大口径可与短接1的内径相等。

本实用新型相比上述背景技术具有如下效果：

这种套管鞋所产生的旋流振动场，可排除或减少固井液中的气泡，使水泥浆充分活化而且密度均匀，有利于在环空形成坚硬完整的水泥环。实测数据表明：当作用于水泥浆上的振动频率为170Hz时，水泥凝结后的强度可提高18－20％。

这种旋流振动场还可破坏泥浆和水泥浆的凝聚结构，有利用清除套管外壁的泥浆膜和井壁的泥饼。同时还可降低液体的粘度，使液体易于流动，从而提高顶替效率，为一、二界面的胶结打好了基础。实测数据表明：当振动频率在20－150Hz，可使泥浆的粘度将下降20－30％，只需5－15秒可完全清除岩石表面的泥饼，使未被顶替的泥浆减少2倍。

这种旋流振动场可缩短水泥浆的初凝时间和终凝时间，起到早强剂的作用，从而更好地防止水气窜。实测数据表明：当振动频率在170Hz的范围内变化时，水泥浆的初凝时间缩短了10－15％，终凝时间缩短了30－40％。

这种旋流振动场还可破坏水泥浆其颗粒之间的粘结，造成水相与颗粒间的相对运动，使水泥浆呈液态，减少或消除水泥浆的静切力，增大水泥浆内部的压力，阻止地层流体的浸入，使水泥环在地层和管壁间形成较好的水力密封。

这种旋流振动场还可补偿环空水泥柱在凝固过程中由于体积收缩和静切力增大而造成的压力损失，恢复其静液柱压头，在第二界面形成较高的径向应力，有效地防止地层中的液体浸入。

图1是本实用新型全剖结构图；

图2是图1上水眼4全剖结构图；

图3是原有套管鞋全剖结构图。

下面结合附图将对本实用新型作进一步说明：

由附图1所示，油田完钻井在所下套管串第一根套管下端通过短接1连接有导向作用的套管鞋，套管鞋下部装有露出弧形体的引体2，引体2上有通径水眼3。本实用新型是将通径水眼3开成喇叭口形向下部通径水眼过渡，在过渡水眼壁上钻有斜向朝上连通水眼4。

上述可由水泥浆上返速度来决定水眼4，根据设计可均布3个或3个以上，一般3个为宜。为使从水眼4返出的水泥浆产生旋流，使每个水眼由中部至出口制成变径腔体，使出口可为喇叭口形，如图2所示；同时沿水眼4的腔壁上可制成如似枪管膛线的螺旋槽，可使液流以旋射流形式向上返。另外，引体的喇叭口水眼5的开口的归大口径接近引体外径（即可与短接1的内径相等）。

对水眼4可设计水眼体，可采用浇铸再制在套管鞋上。