[0002] 在复杂地质条件下钻复杂结构井、特殊工艺井,使用井下随钻测量仪器和井下智能工具是不可或缺的。随着这些井下仪器和工具的广泛应用,涡轮的使用
频率也越来越高。钻井过程中
钻井液排量的变化不可避免,流经涡轮的钻井液流量也将发生变化,导致涡轮转速发生变化,从而导致涡轮驱动系统,例如发
电机发电量
波动,影响井下仪器和工具的
稳定性。为此可以在涡轮前增设分流装置,以控制进入涡轮的钻井液流量,避免过大排量的钻井液进入涡轮造成涡轮转速过高,确保涡轮平稳工作。
[0003] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种油井涡轮分流设备,通过在涡轮前增设油井涡轮分流设备,以控制进入涡轮的钻井液流量,避免过大排量的钻井液进入涡轮造成涡轮转速过高,确保涡轮平稳工作的目标。
[0005] 一种油井涡轮分流设备,包括与涡轮本体前端固连的滤筒和
阀座,
阀座沿轴线预制有
槽孔,槽孔内贯穿有阀杆,在阀座下方的阀杆设有与槽孔密封配合的阀头,在阀座上方的阀杆外套有
弹簧,弹簧由固定在阀杆上部的档
块限位
锁定。
[0009] 本发明由阀座、阀杆、弹簧等组成的弹簧预紧系统配合滤筒,根据井下涡轮所适应的钻井液排量范围调整。在井下工作过程中,钻井液流经涡轮,带动涡轮转动,并在涡轮前后产生压
力差。随着钻井液排量的增加,涡轮转速升高,两端压力差也会逐渐升高。当涡轮两端的压力差达到弹簧预紧系统设定预紧力时,阀杆的阀头与阀座打开,钻井液通过滤网从阀杆与阀座之间流至涡轮后方,流经涡轮的钻井液排量下降,降低涡轮转速,最终涡轮前后端压力差与弹簧预紧系统弹簧力达到平衡,涡轮转速并不因钻井液排量的大幅提升而大幅升高,有效分流流入涡轮的钻井液排量,使涡轮平稳工作。
附图说明
[0011] 如图1所示,一种油井涡轮分流设备,该装置同轴安装在
钻铤1内,涡轮本体上带有涡轮
叶片6,钻井液自导流帽2流经涡轮叶片6,带动涡轮本体11旋转。涡轮本体11与阀座5固联,阀座5与阀杆10形成一个开关阀,在初始安装状态下,阀杆10穿过阀座5上的阀座孔9,在阀杆10顶端,以螺母3将弹簧4与垫片7轴向压紧,构成弹簧预紧系统。按照设定的预紧力,将阀杆10与阀座5形成的开关阀关闭。涡轮本体11上安装有导流罩2和滤筒8,导流罩2可以使弹簧预紧系统不受钻井液冲蚀;滤筒8
对流经开关阀的钻井液进行过滤,防止钻井液的杂物卡住开关阀。
[0012] 本发明的工作过程如下:在钻井过程中,当钻井液的排量比较小,涡轮压降小于弹簧预紧系统压力时,阀杆10处于初始状态,流入涡轮叶片6的钻井液排量为钻铤1内钻井液排量;当钻井液排量增大,涡轮压降大于弹簧预紧系统的压力时,钻井液推动阀杆10向下运动,一部分钻井液流过阀座孔9,从而降低涡轮压降,当涡轮压降与弹簧预紧系统的压力相等的时候,流入涡轮叶片的钻井液排量保持不变,有效分流钻井液,避免流入涡轮的钻井液排量过大导致涡轮转速过高,确保涡轮平稳工作。