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1、(10)申请公布号 CN 103967412 A (43)申请公布日 2014.08.06 C N 1 0 3 9 6 7 4 1 2 A (21)申请号 201310028424.4 (22)申请日 2013.01.24 E21B 7/20(2006.01) (71)申请人中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22号 申请人中国石油化工股份有限公司石油工 程技术研究院 (72)发明人张明昌 谭春勤 郑晓志 楚广川 张然 (74)专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限 公司 11372 代理人吴大建 刘华联 (54) 发明名称 旋流鞋 (57) 摘要 本发明涉及。
2、一种旋流鞋，包括，中空的壳体， 在壳体的下游端部以能拆卸的方式安装有中空的 接管而形成流体通道，在所述接管上还设置有贯 穿接管侧壁的旋流通道，在所述壳体内部以固定 方式设置有能切断或连通所述流体通道的压差式 阀门，在所述接管内部的设置有能够沿轴向运动 并且能覆盖所述旋流通道的承压滑块，所述承压 滑块通过剪切销连接于所述接管。本发明的旋流 鞋耐压能力较高，而且不受井内流体洁净度的影 响。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103967412 A 。
3、CN 103967412 A 1/1页 2 1.一种旋流鞋，包括， 中空的壳体，在所述壳体的下游端部安装有中空的接管而形成流体通道，在所述接管 上还设置有贯穿接管侧壁的旋流通道， 在所述壳体内部以固定方式设置有能切断或连通所述流体通道的压差式阀门， 在所述接管内部的设置有能够沿轴向运动并且能覆盖所述旋流通道的承压滑块，所述 承压滑块通过剪切销连接于所述接管， 在初始状态中，所述承压滑块覆盖所述旋流通道并且所述压差式阀门处于关闭状态而 切断所述流体通道，在套管内外建立液体循环时，向所述壳体内充入液体并加压打开所述 压差式阀门以连通所述流体通道，当加压到预定值后，剪切销被剪断，所述承压滑块沿轴向 。
4、朝向下游运动，露出所述旋流通道从而建立液体循环。 2.根据权利要求1所述的旋流鞋，其特征在于，所述承压滑块的直径与所述接管的内 径相匹配以封闭所述流体通道。 3.根据权利要求1或2所述的旋流鞋，其特征在于，所述接管构造为其下游部分的内径 小于其上游部分的内径，所述承压滑块构造为与所述接管内部结构相匹配的形状。 4.根据上述权利要求中任一项所述的旋流鞋，其特征在于，在所述接管的上游部分，所 述旋流通道的下游还设置有贯穿接管侧壁的排液孔。 5.根据上述权利要求中任一项所述的旋流鞋，其特征在于，所述压差式阀门包括固定 设置在所述壳体内部的阀座、固定设置在所述阀座内部并且能朝向上游方向施加作用力的 弹。
5、簧和固定连接在所述弹簧的上游端并且与所述阀座密封接触的阀球。 6.根据上述权利要求中任一项所述的旋流鞋，其特征在于，所述接管上游端的内径小 于所述壳体的内径，从而所述接管的上游端部在所述壳体内形成台阶。 7.根据权利要求6所述的旋流鞋，其特征在于，在所述阀座、壳体和所述接管的上游端 部形成的空间内设置有水泥环。 8.根据权利要求7所述的旋流鞋，其特征在于，所述阀座和/或所述壳体与所述水泥环 相接触的面上设置有多个凹槽。 9.根据权利要求5到8中任一项所述的旋流鞋，其特征在于，在所述阀座和所述承压滑 块之间还固定安装有衬套。 10.根据权利要求9所述的旋流鞋，其特征在于，所述衬套的外壁与所述接管。
6、的内壁固 定连接。 权 利 要 求 书CN 103967412 A 1/3页 3 旋流鞋 技术领域 0001 本发明涉及一种固井工具，特别是一种旋流鞋。 背景技术 0002 随石油钻井技术的进步，为了增加产量，大斜度、大位移井等特殊井逐年增多，但 是与钻井技术相匹配的固井技术却发展得相对缓慢。因此，当上文提及的特殊井成井后，采 用常规井下工具，难以保证井眼中的套管居中度难。此外在套管下入过程中，套管受到的摩 擦阻力较大，套管下入难度较大，从而直接影响固井品质。 0003 为了解决这些问题，在现有技术中通常使用漂浮接箍和浮鞋来实现套管在井眼中 居中。其工作原理是：在套管的下入过程中，在漂浮接箍和。
7、浮鞋之间的管串段内部充满空气 介质，由于空气的密度小于钻井液的密度而使得管串悬浮在井眼中，以便于下入扶正器而 达到提高管串在井眼内居中度的目的。但是，现有技术中的浮鞋结构的承压能力低，井内压 力极易破坏浮鞋而使得管串不能再处于悬浮状态，难以保证管串在井眼内居中。因此，急需 一种能耐较高压力的浮鞋。 发明内容 0004 针对上述的问题，本发明提出了一种旋流鞋。这种旋流鞋的承压能力高、不受流体 洁净度的影响。 0005 根据本发明，提出了一种旋流鞋，包括中空的壳体，在壳体的下游端部安装有中空 的接管而形成流体通道，在接管上还设置有贯穿接管侧壁的旋流通道，在壳体内部以固定 方式设置有能切断或连通流体。
8、通道的压差式阀门，在接管内部的设置有能够沿轴向运动并 且能覆盖旋流通道的承压滑块，承压滑块通过剪切销连接于接管， 0006 在初始状态中，承压滑块覆盖旋流通道并且压差式阀门处于关闭状态而切断流体 通道，在套管内外建立液体循环时，向壳体内充入液体并加压打开压差式阀门以连通流体 通道，当加压到预定值后，剪切销被剪断，承压滑块沿轴向朝向下游运动，露出旋流通道从 而建立液体循环。 0007 根据本发明的旋流鞋，通过选择强度较高的剪切销可以使旋流鞋能够承受较高压 力的钻井液，从而防止压差式阀门被破坏而使得失去管串内的空气柱，即使得管串能够在 较高压力的钻井液中仍保持悬浮状态，从而能够降低摩阻，使套管顺利。
9、下到预定井深，并且 有利于管串在井眼内居中。 0008 在一个实施例中，承压滑块的直径与接管的内径相匹配以封闭流体通道。这样井 眼内的钻井液不会直接作用于压差式阀门，避免了钻井液的洁净度对压差式阀门的影响。 此外，这种结构使得在建立液体循环时，管串内液体的压力能够完全作用在承压滑块上，以 便于承压滑块沿轴向运动。在另一个实施例中，接管构造为其下游部分的内径小于其上游 部分的内径，承压滑块构造为与接管内部结构相匹配的形状。在一个优选的实施例中，在接 管的上游部分，旋流通道的下游还设置有贯穿接管侧壁的排液孔。这样，当与承压滑块相配 说 明 书CN 103967412 A 2/3页 4 的接管内壁上。
10、或承压滑块与接管形成的空间内存在液体时，这些液体能够从排液孔中排出 而不会影响承压滑块的滑动。 0009 在一个实施例中，压差式阀门包括固定设置在壳体内部的阀座、固定设置在阀座 内部并且能朝向上游方向施加作用力的弹簧和固定连接在弹簧的上游端并且与阀座密封 接触的阀球。 0010 在一个实施例中，接管上游端的内径小于壳体的内径，从而接管的上游端部在壳 体内形成台阶。在另一个实施例中，在阀座、壳体和接管的上游端部形成的空间内设置有水 泥环。这种水泥环便于在后期将旋流鞋的内部结构钻除，仅剩余壳体和接管以进行随后的 施工步骤。在一个实施例中，阀座和/或壳体与水泥环相接触的面上设置有多个凹槽。这 些凹槽。
11、能更好的固定水泥环，也能够使压差式阀门更加稳定的安装。 0011 在一个实施例中，在阀座和承压滑块之间还固定安装有衬套。衬套用于支撑压差 式阀门，这样可将阀座制作为相对简单，简化了制造工艺。在一个具体的实施例中，衬套的 外壁与接管的内壁固定连接。 0012 在本申请中，用语“上游”、“下游”规定为朝向地面的方向为上游，与上游相反的方 向为下游。用语“初始状态”规定为剪切销剪断之前的状态。 0013 与现有技术相比，本发明的优点在于，在根据本发明的旋流鞋中，在压差式阀门的 下游设置了连接于接管的承压滑块，这样井眼内的钻井液的压力不会直接作用于压差式阀 门，避免了钻井液的洁净度对压差式阀门的影响。。
12、由于承压滑块通过衬套固定，并以剪切销 连接于接管，可以使旋流鞋能够承受较高压力的钻井液，即使得管串能够在较高压力的钻 井液中仍保持悬浮状态，从而能够顺利下入套管，保证管串在井眼内居中。此外，在接管的 上游部分，旋流通道的下游还设置有贯穿接管侧壁的排液孔，由此当与承压滑块相配的接 管内壁上或承压滑块与接管形成的空间内存在液体时，这些液体能够从排液孔中排出而不 会影响承压滑块的滑动。 附图说明 0014 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中： 0015 图1是根据本发明的旋流鞋的结构示意图。 0016 在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。 。
13、具体实施方式 0017 下面将结合附图对本发明做进一步说明。 0018 图1示意性地显示了根据本发明的旋流鞋10的内部结构。旋流鞋10包括壳体11， 在壳体11的下游端部安装有接管12，壳体11和接管12均为中空结构以形成流体通道。在 一个实施例中，在接管12上还设置有贯穿接管12的侧壁的旋流通道14，以便于在套管（未 示出）内外建立循环。在一个优选的实施例中，接管12以能拆卸的方式连接于壳体11的下 游端部，使得旋流鞋10的装配更加方便。在一个实施例中，接管12与壳体11为螺纹连接。 0019 旋流鞋10还包括固定设置在壳体11内部的能切断或连通流体通道的压差式阀 门。如图1所示，压差式阀门。
14、包括固定设置在壳体11内部的阀座21、设置在阀座21内部的 弹簧23和固定连接在弹簧23的上游端的阀球22。弹簧23的下游端与阀座21固定连接， 说 明 书CN 103967412 A 3/3页 5 并且仅能施加朝向上游方向的作用力。在弹簧23的作用力下，阀球22会与阀座21密封接 触而切断流体通道。通过这种压差式阀门，当根据本发明的旋流鞋10与漂浮接箍（未示出） 配合使用时，能够在旋流鞋10和漂浮接箍之间的贯穿段内充满空气介质，而使管串在钻井 液中悬浮而易于下入扶正器使得管串居中。 0020 旋流鞋10还包括设置在接管12内部的能够沿轴向运动的承压滑块15。如图1所 示，承压滑块15可通过剪。
15、切销16连接于接管12，在这种状态中，承压滑块15还覆盖了旋流 通道14。承压滑块15的直径与接管12的内径相匹配以封闭流体通道。这样井眼内的钻井 液不会直接作用于压差式阀门，避免了钻井液的洁净度对压差式阀门的影响。 0021 为了便于引导承压滑块15沿着接管12运动，接管12构造为其下游部分的内径小 于其上游部分的内径，即接管12的下游部分径向向里缩小而在接管12的内部形成变径。承 压滑块15也构造成与接管12的内部结构相匹配的形状。如图1所示，承压滑块15的横截 面成“T”形（图1中仅显示了承压滑块15的一半），其中承压滑块15直径较大的部分与接 管12内径较大的部分相配合，而承压滑块15。
16、直径较小的部分插入到接管12内径较小的部 分中，使得承压滑块15在接管12内的轴向运动更为稳定。优选地，在接管12的变径处设 置了贯穿接管12的侧壁的排液孔17。排液孔17使得当与承压滑块15相配的接管12的 区域内存在液体时，这些液体能够通过排液孔17而排出从而不会影响承压滑块15的滑动。 在一个实施例中，承压滑块15的小端与接管12内径较小的部分通过剪切销16相连。 0022 如图1所示，接管12上游端的内径小于壳体11的内径。为了便于在后期施工中 将旋流鞋10的内部结构钻除，在阀座21、壳体11和接管12的上游端部形成的空间内设置 有水泥环18。在一个优选的实施例中，阀座21和/或壳体1。
17、1与水泥环18相接触的面上设 置有多个凹槽13、13。这些凹槽13有助于阀座21与水泥环18固定连接。 0023 为了使得阀座21或承压滑块15的结构更加简单，可将阀座21或承压滑块15制 造为轴向尺寸较小，并且在阀座21和承压滑块15之间固定安装衬套19。在一个实施例中， 衬套19的外壁与接管12的内壁固定连接，例如衬套19与接管12为螺纹连接。这使得承 压滑块能承受更高的压差，并使得旋流鞋10整体的装配更加方便。 0024 下面来描述通过旋流鞋10建立流体循环的过程。 0025 在初始状态中，承压滑块15覆盖旋流通道14并且压差式阀门处于关闭状态而切 断流体通道。在套管内外建立液体循环时，。
18、向壳体11内充入液体并加压以打开压差式阀 门。当阀球22与球座21脱开、流体通道连通，流体进入旋流鞋10内部的流体通道内。继 续向流体加压，当压力到达预定值后，剪切销16被剪断。在流体压力作用下，承压滑块15 沿轴向朝向下游运动，露出旋流通道14，流体从旋流通道14内流出从而在套管内外建立起 流体循环。 0026 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况 下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲 突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文 中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。 说 明 书CN 103967412 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 103967412 A 。