專利名稱：一種旋流扶正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油氣田的井下作業(yè)工具，具體是一種在固井作業(yè)中使用的旋流扶正器。
背景技術(shù)：
如圖1所示，旋流扶正器是一種安裝在套管上的、用以輔助提高注水泥頂替效率的裝置，由襯套I和布置在襯套I圓柱形周面上的導(dǎo)葉2構(gòu)成。扶正器的導(dǎo)葉2具有一定的扶正作用，能夠提高套管在井眼的居中度，同時注水泥時、通過具有一定導(dǎo)流角的導(dǎo)葉2對流體進行導(dǎo)向，使流體流出扶正器后、環(huán)空中形成螺旋流。但是，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的旋流扶正器設(shè)計存在以下幾點不足，需要進一步完善I)沒有充分考慮旋流扶正器結(jié)構(gòu)本身的導(dǎo)流效果。不同結(jié)構(gòu)的旋流扶正器導(dǎo)流效果不同，產(chǎn)生的能耗也不同。如圖1所示的單一形式，并不適用于所有的井下安全作業(yè)，而且實際使用時往往導(dǎo)流效率不高。2)缺乏井下準入性能與導(dǎo)流效果的綜合分析評價。旋流扶正器的井下應(yīng)用除了要考慮其導(dǎo)流效率，還要考慮其下入能力。不合理的結(jié)構(gòu)的旋流扶正器下入可能導(dǎo)致沿途刮檫的虛泥皮或巖屑堵塞其流道，從而形成人工活塞，造成作業(yè)風(fēng)險。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種高效導(dǎo)流、安全可靠的旋流扶正器。本實用新型所采用的技術(shù)方案是—種旋流扶正器，包括襯套和導(dǎo)葉，導(dǎo)葉設(shè)置在襯套周面、呈螺旋狀排列，導(dǎo)葉之間形成螺旋流道；所述導(dǎo)葉型線為由襯套底部向上擴展的漸開線。所述導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)頂部與相鄰導(dǎo)葉外側(cè)底部之間的連線與襯套的中心軸線平行。所述導(dǎo)葉的導(dǎo)流角為40° 45°。所述導(dǎo)葉在襯套表面的高度一致，導(dǎo)葉的內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面的曲度一致。所述導(dǎo)葉是4片，呈90°夾角對稱均勻分布在襯套周面上。所述導(dǎo)葉的兩端設(shè)置有過渡圓角。本實用新型所產(chǎn)生的有益效果是本實用新型的旋流扶正器能減小導(dǎo)流的流體流動阻力，其流道斷面阻力自底向頂逐漸增大，流體更多的從阻力較小的近內(nèi)壁區(qū)流走，從而減小了液體從導(dǎo)葉頂部的過流量，使流體得到更充分地導(dǎo)流，效果最優(yōu)。本實用新型充分考慮了安全下入井眼的需要和充分導(dǎo)流的需要，提高了本類型裝置的實用性和高效性。本實用新型的旋流扶正器主要應(yīng)用于石油天然氣能源開發(fā)鉆井領(lǐng)域中的固井作業(yè)。應(yīng)用本實用新型的旋流扶正器可以提高固井質(zhì)量，延長井的壽命，從而增加單井石油天然氣能源產(chǎn)量，因此本實用新型的旋流扶正器在石油天然氣能源開發(fā)領(lǐng)域前景廣闊。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、加工簡易，利于大規(guī)模推廣和使用。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)旋流扶正器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型旋流扶正器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號表示1_襯套、2-導(dǎo)葉、X-上導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)頂端與下導(dǎo)葉外側(cè)底端連線、Y-旋流扶正器中心軸線、a-導(dǎo)流角、m-導(dǎo)葉端面、η-圓角。
具體實施方式
如圖2、圖3所示，本實用新型是一種旋流扶正器，包括襯套I和若干個導(dǎo)葉2，導(dǎo)葉2對稱均勻設(shè)置在襯套I周面上、呈螺旋狀排列，導(dǎo)葉2之間形成螺旋流道。本實用新型的創(chuàng)新點之一在于導(dǎo)葉2的型線為由襯套I底部向上擴展的漸開線。不同形狀的導(dǎo)葉2，影響流體的過流面積及其對流體能量分布，對旋流扶正器本身段和出口段將產(chǎn)生不同的流場分布，造成不同的流體流動阻力，從而對流體的導(dǎo)流能力有著一定的影響。導(dǎo)葉2是4片，呈90°夾角對稱均勻分布在襯套I周面上。現(xiàn)有的旋流扶正器，很少就導(dǎo)葉2的形狀特征進行分析和論證。本實用新型經(jīng)過理論分析和實驗驗證得出，漸開線型導(dǎo)葉2能減小流體流動阻力；尤其是導(dǎo)葉2是自襯套I的底部向頂部逐漸擴展的形狀，使旋流扶正器的螺旋流道由底部向頂部呈漸收式，因此旋流扶正器流道斷面阻力自底向頂逐漸增大，流體更多的從 阻力較小的近內(nèi)壁區(qū)流走，從而減小了液體從導(dǎo)葉2頂部的過流量，使流體得到更充分地導(dǎo)流。由于扶正器(或?qū)~2)越長，其導(dǎo)流效果越好；但同時，流體流動阻力越大。因此，在通過合理設(shè)置導(dǎo)葉2的導(dǎo)流角a、高度和長度，提高其導(dǎo)流性能外，還要求扶正器下入時、導(dǎo)葉2外廓刮檫井壁的掉屑、掉塊不堵塞扶正器流道，不形成人工活塞。本具體實施方式
中，導(dǎo)葉2在襯套I表面的高度一致，導(dǎo)葉2的內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面的曲度一致。導(dǎo)葉2內(nèi)側(cè)頂部與相鄰的導(dǎo)葉2外側(cè)底部之間的連線(即上導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)頂端與下導(dǎo)葉外側(cè)底端連線X)與襯套I的中心軸線(即旋流扶正器中心軸線Y)平行。導(dǎo)葉2的兩端設(shè)置有過渡圓角η。使得導(dǎo)葉2所刮下的泥皮、巖屑完全不被下導(dǎo)葉阻擋，而由下游來的流體卻可被上導(dǎo)葉完全導(dǎo)向，從而實現(xiàn)既高效導(dǎo)流又能安全下入的效果。同時,經(jīng)理論分析與實驗驗證,導(dǎo)葉2的導(dǎo)流角a設(shè)計為40° 45°時,旋流扶正器的導(dǎo)流效率最高，其中最優(yōu)的導(dǎo)流角a設(shè)置為45°。
權(quán)利要求1.一種旋流扶正器，包括襯套和導(dǎo)葉，導(dǎo)葉設(shè)置在襯套周面、呈螺旋狀排列，導(dǎo)葉之間形成螺旋流道；其特征在于所述導(dǎo)葉型線為由襯套底部向上擴展的漸開線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流扶正器，其特征在于所述導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)頂部與相鄰導(dǎo)葉外側(cè)底部之間的連線與襯套的中心軸線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流扶正器，其特征在于所述導(dǎo)葉的導(dǎo)流角為40° 45。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流扶正器，其特征在于所述導(dǎo)葉在襯套表面的高度一致，導(dǎo)葉的內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面的曲度一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流扶正器，其特征在于所述導(dǎo)葉是4片，呈90°夾角對稱均勻分布在襯套周面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流扶正器，其特征在于所述導(dǎo)葉的兩端設(shè)置有過渡圓角。
專利摘要本實用新型提供了一種旋流扶正器，包括襯套和導(dǎo)葉，導(dǎo)葉設(shè)置在襯套周面、呈螺旋狀排列，導(dǎo)葉之間形成螺旋流道；所述導(dǎo)葉型線為由襯套底部向上擴展的漸開線。本實用新型的旋流扶正器能減小導(dǎo)流的流體流動阻力，其流道斷面阻力自底向頂逐漸增大，流體更多的從阻力較小的近內(nèi)壁區(qū)流走，從而減小了液體從導(dǎo)葉頂部的過流量，使流體得到更充分地導(dǎo)流，效果最優(yōu)。本實用新型充分考慮了安全下入井眼的需要和充分導(dǎo)流的需要，提高了本類型裝置的實用性和高效性。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、加工簡易，利于大規(guī)模推廣和使用。
文檔編號E21B17/10GK202866677SQ20122038152
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者羅德明, 舒秋貴, 姚勇, 焦建芳, 尹宗國, 洪少青, 郭廣平, 胡樹聯(lián), 呂聰, 曾夏茂, 熊躍, 張大翔 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團西南石油局