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徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的制作方法

文檔序號:12426380閱讀:194來源:國知局
徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的制作方法

本發(fā)明涉及石油開采的技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置。



背景技術(shù):

隨著我國中東部油氣田開發(fā)已進(jìn)入中后期,老井、廢棄井的數(shù)量不斷增加,加強(qiáng)老井改造和剩余油的挖潛刻不容緩;老油田的開發(fā)還面臨著注水壓力高、邊緣井采收率低等難題。同時,新探明儲量依然不足,而未動用的儲量大多數(shù)屬于低滲透、稠油、薄油層以及裂縫性油氣藏等復(fù)雜油氣藏。

超短半徑側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)(又稱徑向水平井鉆井技術(shù))是近幾十年來發(fā)展起來的一項新型油田增產(chǎn)技術(shù),是指在垂直井眼內(nèi)沿徑向鉆出呈輻射狀分布的一口或多口水平井眼。徑向水平井鉆井技術(shù)將數(shù)十米的高壓軟管在套管內(nèi)通過轉(zhuǎn)向器在小轉(zhuǎn)彎半徑內(nèi)實現(xiàn)由垂直向水平方向轉(zhuǎn)向,再由水射流鉆頭旋轉(zhuǎn)噴射實現(xiàn)連續(xù)破巖鉆孔,最終形成微小井眼。

利用徑向水平井鉆井技術(shù)可使死井復(fù)活,大幅度提高油井產(chǎn)量和原油采收率,且能降低鉆井成本,是油田老井改造、油藏挖潛和穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的有效手段,尤其適合于薄油層,垂直裂縫、稠油、低滲透、注水后的“死油區(qū)”以及巖性圈閉油藏的開發(fā)。徑向水平鉆孔技術(shù)已在開采復(fù)雜油氣藏中逐漸顯示出諸多優(yōu)勢,逐步成為老油田挖潛、穩(wěn)產(chǎn)的有效手段,同時也成為增加煤層氣單井產(chǎn)量的發(fā)展方向。

徑向水平井鉆井技術(shù)在保護(hù)油氣層的同時,還可以對鉆井、固井、壓裂近井地帶進(jìn)行解堵,溝通微裂隙及裂縫系統(tǒng),降低流體流動阻力,提高油氣產(chǎn)量。另外,還可以有效防止氣錐或水錐效應(yīng)。

徑向水平井鉆井技術(shù)需要在300毫米的轉(zhuǎn)彎半徑內(nèi)實現(xiàn)由垂直方向向水平方向轉(zhuǎn)向。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展,該技術(shù)已從最初的大直徑擴(kuò)孔為超短半徑徑向水平井技術(shù),發(fā)展為現(xiàn)在的在套管內(nèi)轉(zhuǎn)向徑向水平井技術(shù)。套管內(nèi)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)彎半徑小,定向準(zhǔn)確,裝置結(jié)構(gòu)簡單,體積小,無需鍛銑套管和擴(kuò)孔。

但套管內(nèi)轉(zhuǎn)向徑向水平井技術(shù)僅能使用高壓軟管作為作業(yè)管線,難以向下持續(xù)送進(jìn)。且高壓軟管在井下受力狀態(tài)復(fù)雜,轉(zhuǎn)向器的軌道狹窄,井下鉆進(jìn)時高壓軟管在小轉(zhuǎn)彎半徑內(nèi)通過轉(zhuǎn)向器時,容易產(chǎn)生很大的彎曲、屈曲變形,與狹窄的軌道之間的阻力相應(yīng)增加,也會導(dǎo)致不能連續(xù)送進(jìn)。

現(xiàn)有技術(shù)中,依靠設(shè)置在高壓軟管末端的自進(jìn)式多孔射流噴嘴產(chǎn)生的自進(jìn)力實現(xiàn)高壓軟管連續(xù)鉆進(jìn)。在井下,自進(jìn)式射流噴嘴不僅需要產(chǎn)生自進(jìn)力,牽引鉆進(jìn)管柱前進(jìn),同時還要滿足高效破巖。由于鉆井液的沿程壓耗與高壓軟管內(nèi)徑成反比,與其長度成正比。而由于受到轉(zhuǎn)向尺寸的限制,高壓軟管內(nèi)徑外徑均較??;且常需要幾十米的高壓軟管進(jìn)行徑向水平井鉆進(jìn),這就導(dǎo)致能夠傳到井下的水力能量十分有限,高壓軟管牽引管柱與破巖的水力能量不足,最終限制了水平鉆進(jìn)距離,因此限制了徑向水平井技術(shù)的整體發(fā)展。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

為解決在徑向水平井中,無法持續(xù)、有效地送進(jìn)軟管的技術(shù)問題,本發(fā)明提出一種徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置,能夠有效克服摩擦阻力,使軟管穩(wěn)定送進(jìn),同時能有效調(diào)節(jié)軟管的送進(jìn)速度,從而實現(xiàn)使軟管連續(xù)送進(jìn),并高效破巖,最終達(dá)到提高油氣資源開采效率的目的。

本發(fā)明提出一種徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置,所述徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置包括油管、連接在所述油管的下開口處的轉(zhuǎn)向器和兩個葉輪;

在所述轉(zhuǎn)向器的上端面上開設(shè)容納槽;在所述轉(zhuǎn)向器內(nèi)沿其軸向設(shè)置貫通的轉(zhuǎn)向通道,所述轉(zhuǎn)向通道允許外界的軟管通過;所述轉(zhuǎn)向通道的入口位于所述容納槽的底壁上,所述轉(zhuǎn)向通道的出口位于所述轉(zhuǎn)向器的側(cè)壁的下部;

兩個所述葉輪均位于所述容納槽的底部,且對稱設(shè)置于所述入口的兩側(cè);各所述葉輪分別包括固定在所述容納槽內(nèi)的葉輪軸、能轉(zhuǎn)動地套在所述葉輪軸外的筒體和至少三個固定在所述筒體外的葉片,兩個所述葉輪軸相互平行,各所述葉片的頂部分別開設(shè)缺口;

在兩個所述葉輪相對且同步轉(zhuǎn)動的過程中,兩個所述葉輪的所述缺口在所述入口處一一對應(yīng),形成能夾緊所述軟管的抱緊通道;所述軟管的下端從上至下依次通過所述油管的內(nèi)腔、所述抱緊通道和所述入口進(jìn)入所述轉(zhuǎn)向通道內(nèi),并從所述出口處伸出;通過所述油管的上開口注入的流體驅(qū)動所述葉輪沿所述軟管的軸向向下轉(zhuǎn)動,并帶動所述抱緊通道中夾緊的所述軟管向下送進(jìn)。

進(jìn)一步地,所述徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置還包括兩個導(dǎo)流限流體,兩個所述導(dǎo)流限流體對稱設(shè)置于所述入口的兩側(cè),在兩個所述導(dǎo)流限流體之間形成過流間隙;

各所述導(dǎo)流限流體分別固定在所述容納槽內(nèi),且各所述導(dǎo)流限流體分別對應(yīng)設(shè)置在各所述葉輪的上方,所述油管的上開口注入的流體通過所述過流間隙施力于形成所述抱緊通道的兩個所述葉片,并驅(qū)動所述葉輪沿所述軟管的軸向向下轉(zhuǎn)動。

更進(jìn)一步地,各所述導(dǎo)流限流體分別至少包括導(dǎo)流體,所述導(dǎo)流體的一側(cè)頂靠在所述容納槽的側(cè)壁上,其相對的另一側(cè)上設(shè)置斜面;所述過流間隙位于兩個所述斜面之間,所述過流間隙呈從上至下減縮的截錐狀。

更進(jìn)一步地,各所述導(dǎo)流限流體分別還包括限流塊,所述限流塊固定在所述導(dǎo)流體的底部;

所述限流塊沿各所述葉片的轉(zhuǎn)動方向延伸設(shè)置,且所述限流塊的截面形狀與所述缺口的形狀相配合。

更進(jìn)一步地,各所述導(dǎo)流限流體分別還包括至少一個固定塊,所述固定塊固定在所述導(dǎo)流體的側(cè)壁上;

在所述容納槽的側(cè)壁上開設(shè)分別與各所述固定塊滑動配合的裝配滑槽,所述固定塊能固定在所述裝配滑槽內(nèi)。

更進(jìn)一步地,兩個所述斜面的下端的間距小于兩個所述葉輪軸之間的間距。

更進(jìn)一步地,各所述葉輪軸均為水平設(shè)置,各所述葉輪軸的兩端分別固定在所述裝配滑槽內(nèi)。

更進(jìn)一步地,所述裝配滑槽包括從上至下依次設(shè)置的滑入段和卡緊段,所述卡緊段的寬度小于所述滑入段的寬度,各所述葉輪軸的兩端分別固定在對應(yīng)的所述卡緊段內(nèi)。

進(jìn)一步地,各所述葉片均呈平板狀,各所述葉片分別沿各自對應(yīng)的所述葉輪軸的軸向延伸設(shè)置,且沿各自對應(yīng)的所述葉輪軸的周向均勻布置。

進(jìn)一步地,所述缺口呈半圓形,所述抱緊通道呈圓形,所述抱緊通道的內(nèi)徑小于所述軟管的外徑。

進(jìn)一步地,所述轉(zhuǎn)向器包括第一轉(zhuǎn)向本體和第二轉(zhuǎn)向本體;

所述容納槽設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)向本體的上端面上,所述第一轉(zhuǎn)向本體的下部具有豎直設(shè)置的第一加工面;所述第二轉(zhuǎn)向本體上具有豎直設(shè)置的第二加工面,所述第二加工面固定貼合在所述第一加工面上;

在所述第一加工面上開設(shè)第一凹槽,在所述第二加工面上開設(shè)第二凹槽,所述第一凹槽與所述第二凹槽對位扣合,形成所述轉(zhuǎn)向通道。

進(jìn)一步地,所述轉(zhuǎn)向通道包括從上至下依次連接的豎直設(shè)置的直線段、傾斜設(shè)置的斜線段和弧線段;

所述入口位于所述直線段的上端,所述出口位于所述弧線段的末端,所述弧線段的末端的切線方向為水平方向。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置,能為超短半徑徑向水平井中的軟管過轉(zhuǎn)向器鉆進(jìn)時,提供克服摩擦阻力的送進(jìn)動力,同時通過調(diào)節(jié)流體的速度,有效調(diào)節(jié)軟管的送進(jìn)速度,從而實現(xiàn)軟管連續(xù)、穩(wěn)定的送進(jìn),實現(xiàn)高效破巖,縮短了鉆井周期,提高了鉆進(jìn)效率,最終達(dá)到提高油氣資源開采效率的目的。

本發(fā)明不僅可以通過油管內(nèi)注入液體驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動,使抱緊通道與軟管之間的靜摩擦力為軟管送進(jìn)提供動力、克服摩擦力,送進(jìn)高壓軟管。軟管下端連接的多孔射流噴嘴,在軟管內(nèi)注入流體后,多孔射流噴嘴會產(chǎn)生拖曳軟管前進(jìn)的自進(jìn)力,這種自進(jìn)力也能輔助地向下拖動軟管。

流體從油管的上開口泵入,流經(jīng)斜面時,斜面在引導(dǎo)流體沖擊葉輪的同時,使得過流間隙上寬下窄,鉆井液的過流面積收縮,鉆井液在短時間內(nèi)迅速增壓,沖擊葉輪使其迅速、靈敏地轉(zhuǎn)動。調(diào)節(jié)流體沖擊葉輪的角度,以獲得較大的沖擊力,最終對軟管產(chǎn)生較大的送進(jìn)動力。使兩個斜面的下端的間距小于兩個葉輪軸之間的間距,有效地遮擋或限制了流體會沖擊到遠(yuǎn)離軟管的葉片,因此,也避免了使葉輪的旋轉(zhuǎn)方向紊亂。

當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時,靠近軟管(位于中間)的缺口形成夾緊軟管的抱緊通道,位于葉輪軸的上方的其他缺口與限流塊緊密配合,限制了流體從葉輪轉(zhuǎn)動的反方向從其他缺口流走,對流體起到擋止作用,從而避免了水力能量的損失。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的主視剖面示意圖;

圖2為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的主視示意圖;

圖3為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的右視示意圖;

圖4為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的俯視示意圖;

圖5為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置在容納槽處的局部示意圖;

圖6為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的第一轉(zhuǎn)向本體的剖視示意圖;

圖7為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的第一轉(zhuǎn)向本體的右視示意圖;

圖8為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的葉輪的主視示意圖;

圖9為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的葉輪的左視示意圖;

圖10為圖8的A-A的截面示意圖;

圖11為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的葉輪的俯視示意圖;

圖12為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的導(dǎo)流限流體的立體示意圖;

圖13為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的導(dǎo)流限流體的主視示意圖;

圖14為本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的導(dǎo)流限流體的右視示意圖。

附圖標(biāo)記:

100-軟管;110-多孔射流噴嘴;

10-油管;

20-轉(zhuǎn)向器;21-容納槽;

22-轉(zhuǎn)向通道;

222-直線段;224-斜線段;226-弧線段;

24-裝配滑槽;

242-滑入段;244-卡緊段;

25-第一轉(zhuǎn)向本體;26-第二轉(zhuǎn)向本體;

30-葉輪;32-葉輪軸;34-筒體;

36-葉片;362-缺口;

40-導(dǎo)流限流體;41-過流間隙;

42-導(dǎo)流體;422-斜面;

44-限流塊;46-固定塊。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖,對本發(fā)明上述的技術(shù)特征和優(yōu)點進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的部分實施例,而不是全部實施例。

請參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示,本發(fā)明提出一種徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置,徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置包括油管10、連接在油管10的下開口處的轉(zhuǎn)向器20和兩個葉輪30。

請結(jié)合圖1、圖5、圖6和圖7所示,在轉(zhuǎn)向器20的上端面上開設(shè)容納槽21;在轉(zhuǎn)向器20內(nèi)沿其軸向設(shè)置貫通的轉(zhuǎn)向通道22,轉(zhuǎn)向通道22允許外界的軟管100通過;轉(zhuǎn)向通道22的入口位于容納槽21的底壁上,轉(zhuǎn)向通道22的出口位于轉(zhuǎn)向器20的側(cè)壁的下部。

如圖5所示,兩個葉輪30均位于容納槽21的底部,且對稱設(shè)置于入口的兩側(cè)。請結(jié)合圖5和圖8所示,各葉輪30分別包括固定在容納槽21內(nèi)的葉輪軸32、筒體34和至少三個葉片36,筒體34能轉(zhuǎn)動地套在葉輪軸32外,各葉片36分別固定在筒體34外,兩個葉輪軸32相互平行。請參閱圖9、圖10和圖11所示,各葉片36的頂部(即外側(cè)邊緣)分別開設(shè)缺口362。

如圖1所示,在兩個葉輪30相對且同步轉(zhuǎn)動的過程中,兩個葉輪30的缺口362在入口處一一對應(yīng)(即位于入口兩側(cè)的缺口362一一對位),形成能夾緊軟管100的抱緊通道。軟管100的下端從上至下依次通過油管10的內(nèi)腔、抱緊通道和入口進(jìn)入轉(zhuǎn)向通道22內(nèi),并從出口處伸出。通過油管10的上開口注入的流體驅(qū)動葉輪30沿軟管100的軸向向下轉(zhuǎn)動,并帶動抱緊通道中夾緊的軟管100向下送進(jìn)。

如圖5所示,受到流體的驅(qū)動后,左側(cè)的葉輪30持續(xù)沿順時針方向旋轉(zhuǎn),右側(cè)的葉輪30持續(xù)沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),靠近軟管的左右兩側(cè)的缺口362形成抱緊通道,并從左右兩側(cè)分別夾緊軟管100,在葉輪30的轉(zhuǎn)動過程中,通過摩擦阻力帶動其中夾緊的軟管100向下送進(jìn)。

較優(yōu)地,兩個葉輪30的尺寸相同,即葉輪軸32的直徑和長度、筒體34的直徑和長度、各葉片36的寬度和長度均相同,當(dāng)油管10的上開口注入的流體時,由于兩個葉輪30的結(jié)構(gòu)和尺寸相同,受到流體的沖擊力也均等,保證了兩個葉輪30能同步轉(zhuǎn)動。

較優(yōu)地,由于油管10的上開口注入的流體的速度較高,兩個葉輪30的尺寸相對較小,葉輪30在受到流體的沖擊后,轉(zhuǎn)動的速度較快,通常流體會持續(xù)注入,保證了兩個葉輪30能同步地高速轉(zhuǎn)動,進(jìn)而保證了軟管左右兩側(cè)的缺口362能夠一一對應(yīng),左右相合以形成抱緊通道。

本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置,能為超短半徑徑向水平井中的軟管過轉(zhuǎn)向器20鉆進(jìn)時,提供克服摩擦阻力的送進(jìn)動力。本發(fā)明克服了在超短半徑徑向水平井技術(shù)施工時,難以有效克服摩擦阻力、送進(jìn)高壓軟管的缺陷。通過本發(fā)明能機(jī)械式在徑向水平井中送進(jìn)軟管100,有效克服摩擦阻力,使軟管100穩(wěn)定送進(jìn),同時通過調(diào)節(jié)流體的速度,有效調(diào)節(jié)軟管100的送進(jìn)速度,從而實現(xiàn)軟管100連續(xù)、穩(wěn)定的送進(jìn),實現(xiàn)高效破巖,最終達(dá)到提高油氣資源開采效率的目的。

本實施例中,流體為鉆井液,軟管100為高壓軟管,能承受較高的壓力。通過油管10的上開口注入的流體的壓力不足以從外側(cè)使軟管100變形,且在作業(yè)時軟管100的內(nèi)部充滿高壓流體,通常軟管100內(nèi)高壓流體的壓力大于或等于25兆帕,且小于或等于50兆帕,因此軟管100也會向外側(cè)施力,不會發(fā)生擠壓變形。

本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置,不僅可以通過油管10內(nèi)注入液體,用于驅(qū)動葉輪30轉(zhuǎn)動,使抱緊通道與軟管100之間的靜摩擦力為軟管100送進(jìn)提供動力、克服摩擦力,送進(jìn)高壓軟管。較優(yōu)地,在軟管100的下端(即末端)連接多孔射流噴嘴110,在軟管100內(nèi)注入流體后,多孔射流噴嘴110會產(chǎn)生拖曳軟管100前進(jìn)的自進(jìn)力,這種自進(jìn)力也能輔助地向下拖動軟管100。

較優(yōu)地,轉(zhuǎn)向通道22的內(nèi)徑大于軟管100的外徑。為了防止高壓軟管在轉(zhuǎn)向通道22中屈曲變形,轉(zhuǎn)向通道22的尺寸不能太大。鉆井液流經(jīng)轉(zhuǎn)向通道22與軟管100之間的環(huán)形空間,潤滑了軟管100,減小了軟管100向下送進(jìn)的摩擦阻力。本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)簡單可靠,操作簡單,容易控制。

本發(fā)明通過機(jī)械方法使柔性軟管100克服通過轉(zhuǎn)向器20的阻力,為軟管100向下送進(jìn)提供穩(wěn)定動力,保證連續(xù)高效鉆進(jìn),縮短了鉆井周期,提高了鉆進(jìn)效率。當(dāng)?shù)孛驺@井液的排量增加或減小時,葉輪30繞葉輪軸32的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地增加或減小,由于抱緊通道對軟管100的夾緊作用,在靜摩擦力的作用下軟管100的送進(jìn)速度相應(yīng)的增加或減小。除此之外,連接在軟管100下端的多孔射流噴嘴110的破巖能力也隨著鉆井液的排量變化而變化,從而實現(xiàn)了軟管100送進(jìn)速度與多孔射流噴嘴110破巖速度的一致性。

進(jìn)一步地,如圖4和圖5所示,徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置還包括兩個導(dǎo)流限流體40,兩個導(dǎo)流限流體40對稱設(shè)置于入口的兩側(cè),在兩個導(dǎo)流限流體40之間形成過流間隙41。

各導(dǎo)流限流體40分別固定在容納槽21內(nèi),且各導(dǎo)流限流體40分別對應(yīng)設(shè)置在各葉輪30的上方,油管10的上開口注入的流體通過過流間隙41施力于形成抱緊通道的兩個葉片36,并驅(qū)動葉輪30沿軟管100的軸向向下轉(zhuǎn)動。

流體經(jīng)導(dǎo)流限流體40引流后,沖擊葉輪30,使之轉(zhuǎn)動,葉輪30轉(zhuǎn)動的同時,抱緊通道與軟管100之間產(chǎn)生的靜摩擦力將作為動力,克服軟管100在轉(zhuǎn)向器20內(nèi)的摩擦阻力,將軟管100逐漸向下送進(jìn)。

更進(jìn)一步地,請參閱圖12、圖13和圖14所示,各導(dǎo)流限流體40分別至少包括導(dǎo)流體42,導(dǎo)流體42的一側(cè)頂靠在容納槽21的側(cè)壁上,其相對的另一側(cè)上設(shè)置斜面422。如圖5所示,過流間隙41位于兩個斜面422之間,過流間隙41呈從上至下減縮的截錐狀。

地面開泵后,流體(如鉆井液)從油管10的上開口泵入,流經(jīng)斜面422時,由于斜面422與豎直方向呈一定的角度,斜面422在引導(dǎo)流體沖擊葉輪30的同時,使得過流間隙41上寬下窄,鉆井液的過流面積收縮,鉆井液在短時間內(nèi)迅速增壓,沖擊葉輪30使其迅速、靈敏地轉(zhuǎn)動。

較優(yōu)地,斜面422與豎直方向的夾角可根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整,從而調(diào)節(jié)流體沖擊葉輪30的角度,以獲得較大的沖擊力,進(jìn)而提高葉輪30的旋轉(zhuǎn)速度,最終對軟管100產(chǎn)生較大的送進(jìn)動力。

更進(jìn)一步地,各導(dǎo)流限流體40分別還包括限流塊44,限流塊44固定在導(dǎo)流體42的底部。限流塊44沿各葉片36的轉(zhuǎn)動方向延伸設(shè)置,且限流塊44的截面形狀與缺口362的形狀相配合。

為了避免流體通過過流間隙41后,流體沿葉輪30轉(zhuǎn)動的反方向流走,通過模擬缺口362的轉(zhuǎn)動軌跡,設(shè)計了與缺口362的形狀和大小相匹配的限流塊44。如圖5所示,當(dāng)葉輪30轉(zhuǎn)動時,靠近軟管100(位于中間)的缺口362形成夾緊軟管100的抱緊通道,位于葉輪軸32的上方的其他缺口362與限流塊44緊密配合,也就是說,限流塊44緊密嵌合到位于葉輪軸32的上方的其他缺口362中,限制了流體從葉輪30轉(zhuǎn)動的反方向從其他缺口362流走,對流體起到擋止作用,從而避免了水力能量的損失。

更進(jìn)一步地,如圖5所示,兩個斜面422的下端的間距小于兩個葉輪軸32之間的間距。

如圖5所示,以左側(cè)的葉輪30為例,當(dāng)流體沖擊位于葉輪軸32右側(cè)的葉片36時,一部分流體會使葉輪36順時針旋轉(zhuǎn),形成機(jī)械驅(qū)動力驅(qū)動軟管100送進(jìn)。由于斜面422的存在,特別是使兩個斜面422的下端的間距小于兩個葉輪軸32之間的間距,有效地遮擋或限制了流體會沖擊到位于葉輪軸32左側(cè)的(遠(yuǎn)離軟管100的)葉片36,因此,也避免了使葉輪30的旋轉(zhuǎn)方向紊亂。

但是,因為各葉片36上均開有缺口362,流體沖擊位于葉輪軸32右側(cè)的葉片36時,另一部分流體可能會從位于葉輪軸32左側(cè)的葉輪30的缺口362處流走,造成水力能量的損失。為了避免水力能量的損失,應(yīng)該要限制另一部分流體從葉輪30的上方(沿逆時針方向)流走。因此,在導(dǎo)流限流體40設(shè)計了限流塊44。

限流塊44的設(shè)計過程如下:缺口362旋轉(zhuǎn)一定角度會形成一個曲面,該曲面與導(dǎo)流體42的底部圍成的空間即為限流塊44的形狀。缺口362旋轉(zhuǎn)的角度不限定,只要形成的限流塊44的形狀能夠充分限制流體從位于葉輪軸32左側(cè)的葉片36的缺口362處流走即可。

本實施例中,缺口362旋轉(zhuǎn)的角度為90度。由于限流塊44的曲面是由缺口362旋轉(zhuǎn)得到,故其能與缺口362緊密配合,旋轉(zhuǎn)到限流塊44處的缺口362與限流塊44的曲面緊密嵌合,從而有效地限制流體的從葉輪30轉(zhuǎn)動的反方向流走。

以左側(cè)導(dǎo)流限流體40的斜面422為例,在斜面422高度不變的條件下,斜面422與豎直方向的夾角為銳角,夾角應(yīng)保證:流體不會直接沖擊到其下部對應(yīng)的葉輪30位于葉輪軸32左側(cè)的葉片36,導(dǎo)致葉輪旋轉(zhuǎn)紊亂。使得流體直接沖擊下部對應(yīng)的葉輪30位于葉輪軸32右側(cè)的葉片36,形成驅(qū)動力,驅(qū)動軟管100向下送進(jìn)。較優(yōu)地,斜面422與豎直方向的夾角為30度~45度。

更進(jìn)一步地,各導(dǎo)流限流體40分別還包括至少一個固定塊46,固定塊46固定在導(dǎo)流體42的側(cè)壁上。如圖6所示,在容納槽21的側(cè)壁上開設(shè)分別與各固定塊46滑動配合的裝配滑槽24,固定塊46能固定在裝配滑槽24內(nèi)。

如圖13所示,導(dǎo)流體42為一梯形柱,其縱截面呈梯形,左側(cè)的直側(cè)壁頂靠在容納槽21的側(cè)壁上,相對的右側(cè)的斜側(cè)壁為斜面422。本實施例中,在導(dǎo)流體42的前側(cè)和后側(cè)的直側(cè)壁分別設(shè)置固定塊46,對應(yīng)地,在容納槽21的側(cè)壁上開設(shè)四個裝配滑槽24。

更進(jìn)一步地,各葉輪軸32均為水平設(shè)置,各葉輪軸32的兩端分別固定在裝配滑槽24內(nèi)。

將葉輪軸32穿入筒體34的中心孔中完成裝配后,把葉輪30置于容納槽21中,再將葉輪軸32的兩端滑入裝配滑槽24內(nèi),限制葉輪30的位置。然后把導(dǎo)流限流體40的兩個固定塊46滑入到裝配滑槽24內(nèi),使導(dǎo)流限流體40固定在容納槽21中。較優(yōu)地,固定塊46與裝配滑槽24為過盈配合,以形成可靠的連接。

更進(jìn)一步地,如圖6所示,裝配滑槽24包括從上至下依次設(shè)置的滑入段242和卡緊段244,卡緊段244的寬度(即在水平方向的尺寸)小于滑入段242的寬度(即在水平方向的尺寸),各葉輪軸32的兩端分別固定在對應(yīng)的卡緊段244內(nèi)。

也就是說,裝配滑槽24上寬下窄,各葉輪軸32從上端較寬處(即滑入段242)插入裝配滑槽24,并沿裝配滑槽24滑入后,進(jìn)入下端較窄處(即卡緊段244)靠重力固定卡緊。本實施例中,固定塊46的寬度大于葉輪軸32的直徑,使固定塊46卡緊在滑入段242內(nèi)。

進(jìn)一步地,如圖8和圖9所示,各葉片36均呈平板狀,各葉片36分別沿各自對應(yīng)的葉輪軸32的軸向延伸設(shè)置,且沿各自對應(yīng)的葉輪軸32的周向均勻布置。

較優(yōu)地,各葉輪30的葉片36的數(shù)量可以根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)整,使注入的鉆井液沖擊葉片36時,能夠獲得最大的送進(jìn)動力。本實施例中,各葉輪30中的葉片36數(shù)量均為六個。

較優(yōu)地,各葉輪30的葉片36的數(shù)量至少為六個,也就是說,將葉片36設(shè)置得較為密集;在兩個葉輪30相對轉(zhuǎn)動的過程中,使葉片36接觸到軟管100的頻率增加,從而能入口處的左右兩側(cè)的缺口362能較為準(zhǔn)確地一一對應(yīng),從而可靠地形成抱緊通道。

進(jìn)一步地,如圖10所示,缺口362呈半圓形,相應(yīng)地,形成的抱緊通道呈圓形,抱緊通道的內(nèi)徑小于軟管100的外徑。較優(yōu)地,抱緊通道的內(nèi)徑比軟管100的外徑小1毫米~2毫米,從而能有效地卡緊軟管100。

根據(jù)軟管100的外徑尺寸,設(shè)計合適尺寸的筒體34和缺口362,以保證作業(yè)時缺口362能夠抱緊軟管100,從而在葉輪30轉(zhuǎn)動時,能與軟管100之間產(chǎn)生足夠的靜摩擦力,最終穩(wěn)定、連續(xù)地送進(jìn)軟管100。

進(jìn)一步地,如圖2和圖3所示,轉(zhuǎn)向器20包括第一轉(zhuǎn)向本體25和第二轉(zhuǎn)向本體26。如圖6和圖7所示,容納槽21設(shè)置在第一轉(zhuǎn)向本體25的上端面上,第一轉(zhuǎn)向本體25的下部具有豎直設(shè)置的第一加工面;第二轉(zhuǎn)向本體26上具有豎直設(shè)置的第二加工面,第二加工面固定貼合在第一加工面上。在第一加工面上開設(shè)第一凹槽,在第二加工面上開設(shè)第二凹槽,第一凹槽與第二凹槽對位扣合,形成轉(zhuǎn)向通道22。

將轉(zhuǎn)向器20設(shè)置為左右對扣的兩部分:即第一轉(zhuǎn)向本體25和第二轉(zhuǎn)向本體26,在加工轉(zhuǎn)向通道22時,可以在第一加工面和第二加工面上分別進(jìn)行開槽(即第一凹槽與第二凹槽),然后通過螺栓將第一轉(zhuǎn)向本體25與第二轉(zhuǎn)向本體26固定連接,在保證整體結(jié)構(gòu)簡單可靠的前提下,使轉(zhuǎn)向器20的加工和裝配更加方便精確。

作為另一種可實施的方式,可以將轉(zhuǎn)向器20設(shè)計為三部分:柱體、第一下分體和第二下分體,柱體上開設(shè)向上開口的容納槽21,第一下分體和第二下分體并排連接在柱體的下方,第一下分體的一側(cè)面和第二下分體的一側(cè)面上分別開設(shè)第一凹槽和第二凹槽,第一凹槽與第二凹槽對位扣合,形成轉(zhuǎn)向通道22。在容納槽21的底部開設(shè)通孔,該通孔與轉(zhuǎn)向通道22的入口連通。

轉(zhuǎn)向器20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,還需要安裝其他的零件。轉(zhuǎn)向器20還可以為其他的組合安裝方式,在此不再一一列舉。

較優(yōu)地,第一凹槽和第二凹槽的橫截面都是半圓形,第一轉(zhuǎn)向本體25與第二轉(zhuǎn)向本體26配合固定后,轉(zhuǎn)向通道22的橫截面呈圓形。完成第一轉(zhuǎn)向本體25與第二轉(zhuǎn)向本體26的裝配后,第一轉(zhuǎn)向本體25連接在油管10的下端,并使第一轉(zhuǎn)向本體25的容納槽21與油管10的下開口相連通,轉(zhuǎn)向器20由油管10送入井下預(yù)定深度后錨定。

本實施例中,裝配好轉(zhuǎn)向器20的其他內(nèi)部零件后,第二轉(zhuǎn)向本體26通過九個螺栓與第一轉(zhuǎn)向本體25上的螺栓孔的配合,完成第一轉(zhuǎn)向本體25與第二轉(zhuǎn)向本體26的緊密連接,完成裝配。

進(jìn)一步地,如圖6所示,轉(zhuǎn)向通道22包括從上至下依次連接的豎直設(shè)置的直線段222、傾斜設(shè)置的斜線段224和弧線段226。入口位于直線段222的上端,出口位于弧線段226的末端,弧線段226的末端的切線方向為水平方向,使軟管100沿轉(zhuǎn)向器20的徑向從轉(zhuǎn)向通道22的出口處水平地向外伸出。通過合理的軌道設(shè)計,充分減小軟管100由于轉(zhuǎn)向通道22的形狀而產(chǎn)生的摩擦阻力。

本發(fā)明的徑向水平井軟管輔助送進(jìn)裝置的使用過程如下:各葉輪軸32分別插入筒體34的中心孔內(nèi),并與之能轉(zhuǎn)動地配合后,各葉輪軸32滑入對應(yīng)的裝配滑槽24的卡緊段244后固定。然后,各導(dǎo)流限流體40的兩個固定塊46滑入對應(yīng)的裝配滑槽24后固定。通過螺栓將第一轉(zhuǎn)向本體25與第二轉(zhuǎn)向本體26固定連接,再將第一轉(zhuǎn)向本體25連接在油管10的下端,整個工具管柱送入井下。

達(dá)到井下的預(yù)定深度后錨定轉(zhuǎn)向器20,然后,通過油管10的上開口下入軟管100,待油管10送達(dá)預(yù)定深度后,多孔射流噴嘴110和軟管100通過抱緊通道進(jìn)入轉(zhuǎn)向通道22;此時,抱緊通道抱緊高壓軟管100。

在地面開泵,泵入流體(如鉆井液),鉆井液流經(jīng)油管10與軟管100之間的環(huán)形空間后,經(jīng)導(dǎo)流限流體40處的過流間隙41時,通過兩個斜面422是過流面積收縮,從而增壓,沖擊并驅(qū)動葉輪30轉(zhuǎn)動。在葉輪30處形成的抱緊通道產(chǎn)生對軟管100的機(jī)械送進(jìn)力,和多孔射流噴嘴110產(chǎn)生的自進(jìn)力的雙重作用下,軟管100克服摩擦阻力,順利通過轉(zhuǎn)向通道22進(jìn)行穩(wěn)定、連續(xù)的破巖鉆進(jìn)。

以上所述的具體實施例,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明,應(yīng)當(dāng)理解,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已,并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出,對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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