井下复合振动固井装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109138907A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201811199495.X(22)申请日2018.10.15(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人王成文杨乐夏冬(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人杨磊(51)Int.Cl.E21B33/13(2006.01)E21B28/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称井下复合振动固井装置(57)摘要本发明涉及井下复合振动固井装置，包括外壳体、定阀、动阀、中心轴、涡轮、偏心模块和下阀；定阀和下阀固定设置在外壳体内部，定阀设置有定阀过流孔，下阀设置有过流孔；中心轴设置在定阀和下阀之间，并且与下阀的中心垂直转动连接；动阀固定设置在中心轴的顶端，并且动阀设置有动阀过流孔；涡轮和偏心模块与中心轴固定连接。本发明能够产生轴向和径向复合振动，固井效果更佳，并且压降低、结构简单、操作方便、成本低廉、安全可靠等。CN109138907ACN109138907A权利要求书1/1页1.一种井下复合振动固井装置，其特征在于，该装置包括外壳体、定阀、动阀、中心轴、涡轮、偏心模块和下阀；所述的定阀和下阀固定设置在外壳体内部，所述的定阀设置有定阀过流孔，所述的下阀设置有过流孔；所述的中心轴设置在定阀和下阀之间，并且与下阀的中心垂直转动连接；所述的动阀固定设置在中心轴的顶端，并且所述的动阀设置有动阀过流孔；所述的涡轮和偏心模块与中心轴固定连接。2.根据权利要求1所述的井下复合振动固井装置，其特征在于，所述的定阀过流孔与动阀过流孔是偏心结构。3.根据权利要求1所述的井下复合振动固井装置，其特征在于，所述的涡轮包括定子和转子，所述的定子固定设置在外壳体上，所述的转子固定设置在中心轴上。4.根据权利要求3所述的井下复合振动固井装置，其特征在于，所述的涡轮由多组定子和转子组成。5.根据权利要求1所述的井下复合振动固井装置，其特征在于，所述的定阀与动阀的接触面上分别设置有防磨片。6.根据权利要求1所述的井下复合振动固井装置，其特征在于，所述的偏心模块固定设置在中心轴下部。7.根据权利要求1所述的井下复合振动固井装置，其特征在于，所述的过流孔为多个，围绕下阀均匀设置。2CN109138907A说明书1/5页井下复合振动固井装置技术领域[0001]本发明属于井下复合振动固井装置主要涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业领域。背景技术[0002]在石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探的过程中，当钻井作业完成后，为了确保井眼的稳定性，必须下入套管柱，并在套管柱与井壁之间的环空内注入水泥浆，当水泥凝固后，就能够将套管柱固定在井眼中，这个过程称之为固井。常规固井方法主要是先将套管柱下入井内，然后从套管柱内注入水泥浆，水泥浆到达套管柱最下端后流出，通过套管柱与井壁之间的环空上返至地面，与此同时将套管柱与井壁之间的泥浆顶替出井眼，最后等待水泥浆凝固，完成固井作业。由于井壁不规则，套管柱在井眼中并不是完全居中等因素的影响，不仅降低水泥浆的上返速度，而且还降低了水泥浆顶替泥浆的效果，造成套管柱与井壁之间环空间隙存在部分泥浆无法顶替，影响固井质量。国内外研究与现场实践表明，在注入水泥浆的过程中，如果套管柱能够振动或转动，就能够改善水泥浆的流动特性，从而大幅提高顶替泥浆的效率，使得水泥浆能够充分进入套管柱与井壁之间的环空间隙，进一步提高固井质量，主要方法分为两种，一种是套管柱旋转法，这种方法是在注入水泥浆的同时，利用地面机械能量驱动套管柱旋转，能够有效提高水泥浆在套管柱与井壁之间环空中的流动性，获得最佳的泥浆顶替效果，现场使用效果非常显著，固井质量较高，但使用成本高、能耗大、技术要求高，限制了使用范围；另一种是在套管柱最下端安装振动发生装置，利用水泥浆的流动驱动其产生振动，振动波沿套管柱传播，进而引起水泥浆振动，达到改善水泥浆流动特性、提高泥浆顶替效率的目的，现场应用也取得了一定的效果。但国内外现有振动发生装置主要是产生径向振动，即水泥浆流动时驱动振动发生装置内部的偏心模块旋转，由于质量偏心使得振动发生装置产生径向振动，这种振动形式不仅振动能量较低，而且传播距离有限，不能完全满足现场固井的技术要求。[0003]随着油气井深度的不断增加，地层条件更加复杂多变、复杂结构井数量增多、套管柱长度也随着增加，为了确保深层油气资源的高效开发，对于固井质量要求也随之越来越高。国内外针对提高固井质量的装置研究相对较少，国外技术较为先进，但使用成本高昂，国内技术相对国外差距较大，不能满足深井、超深井、复杂结构井固井技术的要求。[000