本發明涉及一種渦流發生器，用于破壞巖屑床，屬于鉆井技術領域。

背景技術：

在直井鉆井中，鉆屑在環空下沉的方向和鉆井液流動的方向平行相反，鉆井液可以有效的把巖屑帶到地面。但是在大斜度井段或水平井段鉆井中，鉆屑在重力的作用下垂直下沉，下沉的方向和鉆井液流動的方向具有一定的角度甚至垂直，鉆井液不能有效的把巖屑帶到地面，沉積的巖屑在井底形成一個墊層（又稱巖屑床），其產生的摩擦力阻礙了鉆壓的有效傳遞，嚴重時鉆壓加不上去，大大降低了鉆進速度，甚至造成卡鉆事故，并影響到固井質量。因此，如何清除井底巖屑床成為了鉆井工程技術人員致力攻克的難題之一。

目前，現場使用的巖屑床破壞器主要有輔助加壓器附帶軸向脈動破壞巖屑床、人字槽巖屑床破壞器、蓮花瓣型巖屑床破壞器。第一種巖屑床破壞器優點是自身摩阻小，工作頻率高，輔助加壓和清除巖屑床兼顧，不足之處是軸向運動時光滑的外表面對清除巖屑床效果不明顯，當中心軸達到最大行程時必須重新給鉆頭加壓；第二和第三種在鉆柱旋轉時對清除巖屑床具有較為顯著的效果，但是當滑動鉆進時, 由于巖屑床破壞器較長，出于控制井身質量的需要，往往把巖屑床破壞器接在動力鉆具上面，鉆進時動力鉆具以上的鉆具是不轉動的，因而上述的巖屑床破壞器也是不轉動的，這樣就失去了破壞巖屑床的作用，并產生額外的摩擦阻力阻礙鉆壓的有效傳遞。而打斜井段時經常采用滑動鉆進，非常渴望有一種好的巖屑床破壞器，但到目前為止，上述問題仍未得到較好解決。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述現有技術的不足，在分析了井下工況及各種井下工具的基礎上，提供一種井下渦流發生器，用來破壞巖屑床。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：渦流發生器，其特征是，包括上接頭、下接頭以及渦輪，所述上接頭包括上部的鉆桿母扣、中部的上圓柱體、下部的上凸臺，所述鉆桿母扣與鉆桿連接，并與之相通；所述上圓柱體外表面均勻設有若干左旋或右旋的上螺旋條；所述上凸臺端面軸向設有若干上過流孔，上過流孔上端向上延伸并穿過上圓柱體，與鉆桿母扣內孔連通；

所述下接頭包括上部的下凸臺及芯軸、中部的下圓柱體、下部的鉆桿公扣，所述鉆桿公扣與鉆桿連接，并與之相通；所述下圓柱體外表面均勻設有若干下螺旋條，下螺旋條與上螺旋條旋向相反；下凸臺外徑與上凸臺外徑相同，下凸臺端面軸向設有若干下過流孔，該過流孔的下端向下延伸并穿過下圓柱體，與鉆桿公扣內孔連通；

所述上接頭、下接頭通過芯軸連接，所述渦輪中心設有通孔，并通過通孔套于芯軸上；所述渦輪兩端口分別套于上、下凸臺上，渦輪外表面均勻設有若干扶正條；所述渦輪端面軸向設有若干通孔，該通孔上、下端分別與上、下過流孔相通，流體經上過流孔流經渦輪通孔，沖擊渦輪，使扶正條旋轉，從而刮削巖屑，而后從下過流孔流出。

所述扶正條為豎直扶正條。

所述扶正條中部開有T形孔，孔內安放T形伸縮塊，T形孔與T形伸縮塊間隙配合。

所述T形孔由軸向孔、徑向孔構成，所述T形伸縮塊由軸向限位塊、徑向刮削塊構成，軸向限位塊置于軸向孔內，徑向刮削塊置于徑向孔內，軸向孔的深度大于軸向限位塊的厚度；

當扶正條處于渦輪下方時，對應的T形伸縮塊在離心力和重力作用下，伸出T形孔外，即徑向刮削塊刮削井底的巖屑，當扶正條處于渦輪上方時，對應的T形伸縮塊則縮回T形孔內。

所述渦輪兩端與上、下凸臺之間分別采用動配合密封。

所述下凸臺端面中心開有螺紋孔，用于和芯軸連接。

所述上、下凸臺外徑分別小于上、下圓柱體的外徑。

所述渦輪兩端分別通過上軸承、下軸承與上、下凸臺連接。

所述上過流孔為斜直孔，所述下過流孔為直孔。

在滑動鉆進過程中，鉆井液通過上接頭的上過流孔（斜直孔），沖擊渦輪葉片，帶動渦輪旋轉，渦輪下方靠近井底的T形槽（孔）內的（T形）伸縮塊在離心力和自重的作用下就伸出來，刮削井底的巖屑，而處于渦輪上方的伸縮塊則縮回T形槽（孔）內，避免因接觸井壁而產生摩擦力。

若是旋轉鉆進，上、下接頭的螺旋條及渦輪的螺旋條（扶正條）都會從井底刮削巖屑，同時上返的液體進入下接頭的螺旋槽（即下螺旋條之間的縫隙），經渦輪的螺旋槽（即扶正條之間的縫隙）后又從上接頭反方向的螺旋槽（即上螺旋條之間的縫隙）流出，從而在渦流發生器的中間形成渦流，加劇了巖屑床的破壞。

由于渦流發生器較短（結構簡單、不占空間），對測量井斜方位影響不大，故其可接在動力鉆具以下，以取得更好的清除巖屑床效果。又由于鉆井液流經渦流發生器時壓力損耗不大，所以可在鉆柱中間分段接入，效果更好。

綜上所述，無論是旋轉鉆進還是滑動鉆進，渦流發生器都能較好的清除巖屑床。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中扶正條及T形孔的結構示意圖；

圖3為本發明中T形伸縮塊的結構示意圖；

圖中：1上接頭、2下接頭、3渦輪、4鉆桿母扣、5上圓柱體、6上凸臺、7上螺旋條、8上過流孔、9下凸臺、10下圓柱體、11鉆桿公扣、12下螺旋條、13下過流孔、14芯軸、15扶正條、16通孔、17 T形孔、18 T形伸縮塊、19軸向孔、20徑向孔、21軸向限位塊、22徑向刮削塊、23上軸承、24下軸承。

具體實施方式

如圖1所示，渦流發生器由三個部件組成，上接頭1、下接頭2和渦輪3。上接頭的上端為鉆桿母扣4，其中間（上圓柱體5）外表面有若干左旋或右旋的上螺旋條7，其下面是外徑略小于螺旋條根部外徑的上凸臺6（即上凸臺外徑小于上圓柱體外徑）。

上凸臺的中間是一根芯軸（中心軸14），上端的母扣與鉆桿相連接，母扣下面有若干上過流孔8（斜直孔）通到下面的臺階面，經過的流體可以沖擊渦輪葉片（扶正條15）。

下接頭的上部是下凸臺9，該凸臺外徑與上凸臺6的外徑相同，下凸臺端面開有若干下過流孔13（直孔），下過流孔上與渦輪的通孔16連通，下與鉆桿公扣的內孔連通。下凸臺的中間開有螺紋孔，用于和中心軸連接。

下接頭中部的下圓柱體10，其外表面帶有與上接頭旋向相反的下螺旋條12，最下部是鉆桿公扣，用來與鉆桿連接。

渦輪的中心帶有通孔，套在芯軸（中心軸）上，外表面有若干豎直的扶正條15，扶正條的中間開有T形孔17，孔內安放T形伸縮塊18，渦輪兩端的孔分別套在上接頭下端和下接頭上端的凸臺上，采用動配合密封。

T形孔由軸向孔19、徑向孔20構成，T形伸縮塊由軸向限位塊21、徑向刮削塊22構成，軸向限位塊置于軸向孔內，徑向刮削塊置于徑向孔內，軸向孔的深度大于軸向限位塊的厚度。

流體經上過流孔流經渦輪通孔，沖擊渦輪，使扶正條旋轉，從而刮削巖屑，而后從下過流孔流出（斜直孔出來的水流會為渦輪旋轉提供一個沖擊力，水流流經渦輪通孔，從直孔流出，直孔可以減小水流阻力）。當扶正條處于渦輪下方時，對應的T形伸縮塊在離心力和重力作用下，伸出T形孔外，即徑向刮削塊刮削井底的巖屑，當扶正條處于渦輪上方時，對應的T形伸縮塊則縮回T形孔內。

本發明中，上、下接頭中間留有鉆井液流通的腔道，因此，本發明在不影響鉆井工作的基礎上，采用上、下螺旋條、扶正條及伸縮塊的組合方式，可更好的破壞巖屑床，使用效果更佳。