[实用新型]一种旋流扶正器

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油气田的井下作业工具，具体是一种在固井作业中使用的旋流扶正器。

背景技术

如图1所示，旋流扶正器是一种安装在套管上的、用以辅助提高注水泥顶替效率的装置，由衬套1和布置在衬套1圆柱形周面上的导叶2构成。扶正器的导叶2具有一定的扶正作用，能够提高套管在井眼的居中度，同时注水泥时、通过具有一定导流角的导叶2对流体进行导向，使流体流出扶正器后、环空中形成螺旋流。但是，现有结构的旋流扶正器设计存在以下几点不足，需要进一步完善：

1）没有充分考虑旋流扶正器结构本身的导流效果。不同结构的旋流扶正器导流效果不同，产生的能耗也不同。如图1所示的单一形式，并不适用于所有的井下安全作业，而且实际使用时往往导流效率不高。

2）缺乏井下准入性能与导流效果的综合分析评价。旋流扶正器的井下应用除了要考虑其导流效率，还要考虑其下入能力。不合理的结构的旋流扶正器下入可能导致沿途刮檫的虚泥皮或岩屑堵塞其流道，从而形成人工活塞，造成作业风险。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种高效导流、安全可靠的旋流扶正器。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种旋流扶正器，包括衬套和导叶，导叶设置在衬套周面、呈螺旋状排列，导叶之间形成螺旋流道；所述导叶型线为由衬套底部向上扩展的渐开线。

所述导叶内侧顶部与相邻导叶外侧底部之间的连线与衬套的中心轴线平行。

所述导叶的导流角为40°～45°。

所述导叶在衬套表面的高度一致，导叶的内侧面与外侧面的曲度一致。

所述导叶是4片，呈90°夹角对称均匀分布在衬套周面上。

所述导叶的两端设置有过渡圆角。

本实用新型所产生的有益效果是：

本实用新型的旋流扶正器能减小导流的流体流动阻力，其流道断面阻力自底向顶逐渐增大，流体更多的从阻力较小的近内壁区流走，从而减小了液体从导叶顶部的过流量，使流体得到更充分地导流，效果最优。本实用新型充分考虑了安全下入井眼的需要和充分导流的需要，提高了本类型装置的实用性和高效性。本实用新型的旋流扶正器主要应用于石油天然气能源开发钻井领域中的固井作业。应用本实用新型的旋流扶正器可以提高固井质量，延长井的寿命，从而增加单井石油天然气能源产量，因此本实用新型的旋流扶正器在石油天然气能源开发领域前景广阔。本实用新型结构简单、加工简易，利于大规模推广和使用。

附图说明

图1是现有技术旋流扶正器的结构示意图；

图2是本实用新型旋流扶正器的结构示意图；

图3是图2的俯视结构示意图。

图中标号表示：1-衬套、2-导叶、X-上导叶内侧顶端与下导叶外侧底端连线、Y-旋流扶正器中心轴线、a-导流角、m-导叶端面、n-圆角。

具体实施方式

如图2、图3所示，本实用新型是一种旋流扶正器，包括衬套1和若干个导叶2，导叶2对称均匀设置在衬套1周面上、呈螺旋状排列，导叶2之间形成螺旋流道。

本实用新型的创新点之一在于：导叶2的型线为由衬套1底部向上扩展的渐开线。不同形状的导叶2，影响流体的过流面积及其对流体能量分布，对旋流扶正器本身段和出口段将产生不同的流场分布，造成不同的流体流动阻力，从而对流体的导流能力有着一定的影响。导叶2是4片，呈90°夹角对称均匀分布在衬套1周面上。现有的旋流扶正器，很少就导叶2的形状特征进行分析和论证。本实用新型经过理论分析和实验验证得出，渐开线型导叶2能减小流体流动阻力；尤其是导叶2是自衬套1的底部向顶部逐渐扩展的形状，使旋流扶正器的螺旋流道由底部向顶部呈渐收式，因此旋流扶正器流道断面阻力自底向顶逐渐增大，流体更多的从阻力较小的近内壁区流走，从而减小了液体从导叶2顶部的过流量，使流体得到更充分地导流。

由于扶正器（或导叶2）越长，其导流效果越好；但同时，流体流动阻力越大。因此，在通过合理设置导叶2的导流角a、高度和长度，提高其导流性能外，还要求扶正器下入时、导叶2外廓刮檫井壁的掉屑、掉块不堵塞扶正器流道，不形成人工活塞。本具体实施方式中，导叶2在衬套1表面的高度一致，导叶2的内侧面与外侧面的曲度一致。导叶2内侧顶部与相邻的导叶2外侧底部之间的连线（即上导叶内侧顶端与下导叶外侧底端连线X）与衬套1的中心轴线（即旋流扶正器中心轴线Y）平行。导叶2的两端设置有过渡圆角n。使得导叶2所刮下的泥皮、岩屑完全不被下导叶阻挡，而由下游来的流体却可被上导叶完全导向，从而实现既高效导流又能安全下入的效果。

同时，经理论分析与实验验证，导叶2的导流角a设计为40°～45°时，旋流扶正器的导流效率最高，其中：最优的导流角a设置为45°。