[发明专利]一种井下旋流固液分离钻井提速工具

权利要求书

1.一种井下旋流固液分离钻井提速工具，其特征在于主体结构包括上接头、外筒、溢流管悬挂座、溢流管、导流叶片、锥形筒、定位螺栓、下分流座、下接头、喷嘴座和侧向喷嘴，上接头与下接头通过螺纹连接在工具外筒两端，上接头与外接钻柱相连，下接头与外接钻头相连；上接头的中间开有入口流道，下接头的中间开有出口流道；上接头将溢流管悬挂座压紧在外筒内的凸台上；溢流管通过螺栓固定在溢流管悬挂座下端，溢流管外侧设有环空流道；溢流管的外壁面焊接有导流叶片，导流叶片之间形成螺旋流道；锥形筒通过定位螺栓固定在工具外筒内，并在锥形桶外表面加工有密封槽；锥形筒下端与下分流座通过螺纹相连，下分流座通过上部接口承接锥形筒排出的高密度钻井液，并通过两侧的分流通道将高密度钻井液向两侧分流；下分流座内开有侧向流道，下分流座两侧各加工有螺纹，并分别于喷嘴座相连，侧向喷嘴通过螺纹连接在喷嘴座上，并压紧在外筒的外表面；工具外筒截面为四直棱扶正器形式，并在两个对称直棱内开有回流流道，回流流道上部与溢流管悬挂座内部的溢流分流流道相连，下部与下接头内的合流流道相连，回流流道、溢流分流流道和合流流道共同组成低密度钻井液的回流通道。

2.根据权利要求1所述井下旋流固液分离钻井提速工具，其特征在于所述溢流管悬挂座、下分流座内均开有三通流道。

3.根据权利要求1所述井下旋流固液分离钻井提速工具，其特征在于所述导流叶片为双叶片、三叶片或多叶片组成的旋流发生器。

4.根据权利要求1所述井下旋流固液分离钻井提速工具，其特征在于所述喷嘴座、侧向喷嘴为对称安装，且侧向喷嘴上加工有浅孔。

5.根据权利要求1所述井下旋流固液分离钻井提速工具，其特征在于实现钻井液井下旋流分离的具体过程为：钻井液由上部钻柱进入工具上接头入口，由于溢流管悬挂座的隔挡作用，钻井液从溢流管悬挂座两侧进入溢流管外环空流道，流经导流叶片后，钻井液的轴向流动在叶片组成的螺旋流道的作用下变为旋转向下的流动，此时，旋流形成，钻井液中的不同密度相由于所具有的不同的离心力而开始发生分离，旋转向下流动的钻井液进入锥形筒，由于离心力的持续作用，钻井液中的高密度相逐渐在锥形筒内壁面附近集聚，形成外旋流场；而钻井液中的低密度相则大部分聚集在锥形筒中部，形成内旋流场；钻井液中的高密度相在外旋流场的作用下沿锥形筒壁面向下流动进入下分流座，由于下分流座两侧开有通孔并与喷嘴座相接，钻井液高密度相逐渐在下分流座入口汇集，进入下座后沿下分流座内的侧向流道依次进入喷嘴座、侧向喷嘴，并在工具与井筒环空之间的压差作用下喷射至井筒环空，实现钻井液中的高密度相的分离和提前外排，而钻井液中的低密度相在内旋流场的作用下向上旋转流动并依次进入溢流管、溢流管悬挂座，溢流管悬挂座内开有分流流道，进入溢流管悬挂座内的钻井液的低密度相被向两侧分流到外筒内两侧的回流流道内，并沿着回流流道进入下接头内的合流流道，回到钻柱内部，而后进入钻头。