一种侧壁注脂结构及应用的制作方法

本发明涉及石油天然气勘探开发，具体涉及一种侧壁注脂结构及应用。

背景技术：

1、在天然气井口测试作业中，阻流管是钢丝绳防喷系统的核心部件。阻流管基体内部轴向串联装配有多个阻流阀芯，钢丝绳穿过各阻流阀芯的中心孔深入井内；系统通过外部注脂泵经阻流管壁上的注脂孔向阻流管内注入高粘度密封脂，利用密封脂在钢丝绳与阻流阀芯内壁之间的环形间隙中形成液柱压力，平衡井内高压天然气，实现动态密封。

2、在现有的工程实践中，在串联装配的多个阻流阀芯中，承担注脂功能的阻流阀芯则称为注脂头；注脂头串接安装在常规阻流阀芯之间，注脂头区别于常规阻流阀芯的核心结构在于：其阻流阀芯的轴向内孔通过自身侧壁上的侧壁注脂流道组与阻流管内壁和注脂头外壁之间的环形间隙连通。

3、现有注脂头在实际应用中仍存在以下问题：

4、1、现有注脂头的侧壁注脂流道通常为垂直其轴线的径向直孔，密封脂从侧壁注脂流道的出口进入轴向内孔时，密封脂将以集中的射流形式喷入轴向内孔，使得轴向内孔的密封脂仅能覆盖在与侧壁注脂流道正对的区域，轴向内孔其余区域的密封脂需要依靠流动扩散才能到达，速度慢且不均匀；当钢丝绳向下运动时，上部密封脂被带走而来不及补充，造成密封失效。

5、2、密封脂从外环形间隙进入侧壁注脂流道后，需要在注脂头的轴向内孔壁面处经历90°急转弯才能沿轴向内孔向上流动，不仅造成巨大的局部压力损失，而且高粘度密封脂在转向处容易产生涡流和滞留，降低密封脂向各级密封间隙的输送效率。

6、因此，现有注脂头不能满足实际密封需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种侧壁注脂结构及应用，解决现有注脂头密封效果差的技术问题。

2、本发明解决上述技术问题的方案：

3、一种侧壁注脂结构，包括注脂头本体，所述注脂头本体上开设有注脂流道、轴向内孔和环形凹槽，所述轴向内孔与注脂头本体同轴设置，所述注脂流道沿注脂头本体壁厚方向连通轴向内孔和环形凹槽；

4、所述注脂流道轴线与注脂头本体轴线共面，注脂流道轴线与注脂头本体轴线之间夹角为锐角，注脂流道包括同轴相接的注脂输入段和注脂输出段，所述注脂输出段为扩口结构，注脂输出段的扩口端倾斜向上朝向轴向内孔。

5、进一步限定，所述注脂流道轴线与注脂头本体轴线之间夹角为45°~75°，优选为60°；所述注脂输出段覆盖的圆周角为60°~90°。

6、进一步限定，所述注脂流道的数量为多组，多组所述注脂流道沿环形凹槽的轴线方向间隔设置；每组所述注脂流道的数量为多个，同组的多个所述注脂流道绕环形凹槽的轴线圆周间隔设置。

7、进一步限定，所述注脂输出段内壁开设有多个扰流槽，所述扰流槽沿注脂输出段的母线方向设置，多个所述扰流槽绕注脂流道的轴线圆周间隔设置。

8、进一步限定，所述注脂输入段内径沿其轴线渐小，所述注脂输出段的收口端与注脂输入段的收口端匹配。

9、进一步限定，所述注脂流道的内壁开设有螺旋导流槽，所述螺旋导流槽两端分别与注脂输入段和注脂输出段相接。

10、进一步限定，所述螺旋导流槽螺距为1.5mm~2.5mm，优选为2.0mm；螺旋导流槽的螺旋角为10°~20°，优选为15°；螺旋导流槽的槽宽为1.0mm~1.5mm，优选为1.0mm；螺旋导流槽的槽深为1.5mm~2.0mm，优选为1.5mm。

11、进一步限定，所述螺旋导流槽端面形状为半圆形或者u型；螺旋导流槽的螺旋方向与钢丝绳的捻向相反。

12、进一步限定，所述螺旋导流槽内壁、注脂输入段内壁和注脂输出段内壁均设有减阻层。

13、一种钢丝绳防喷结构，包括阻流管、钢丝绳和多个阻流阀芯，还包括上述的侧壁注脂结构，所述注脂头本体串联在多个所述阻流阀芯之间，所述阻流管、注脂头本体和钢丝绳由外而内依次套设，所述环形凹槽与阻流管内壁之间形成注脂环形槽，所述轴向内孔通过注脂流道与注脂环形槽连通。

14、本发明的有益效果在于：

15、1、本发明通过优化注脂流道的结构设计，一方面通过注脂流道与轴向内孔之间形成锐角夹角，使得密封脂能够更加平滑地注入轴向内孔，避免密封脂流动时的能量损失，提高密封脂的流动性以及密封脂的输送效率；同时，在经过注脂流道注入轴向内孔时，密封脂朝向轴向内孔上方注入，避免钢丝绳向下运动时上部密封脂空缺造成密封失效，提高密封效果；另一方面注脂输出段设计为扩口结构使得密封脂在射向轴向内孔时增加密封脂在钢丝绳上的覆盖范围，提高密封脂的扩散速度，进一步增加密封脂的输送效率，进一步提高密封效果。

16、2、本发明通过增设多个注脂流道既能够增加密封脂的注入效率，同时也能够增加钢丝绳周侧密封脂的填充范围，降低密封脂的流动距离，提高密封响应速度，保证密封效果；通过在注脂输出段内壁开设扰流槽进一步增加密封脂在射向轴向内孔时的扩散范围；通过在注脂输入段增设螺旋导流槽使得密封脂在流经注脂流道时沿螺旋导流槽旋转，配合注脂输出段扩口结构增加密封脂的覆盖范围和覆盖速度，提高密封可靠性。

17、3、本发明注脂输入段设计为内径沿其轴线渐小的结构，增加密封脂在进入注脂输出段时的速度，进一步提高密封效率，适应钢丝绳快速下移时的密封需求，保证密封效果。

1.一种侧壁注脂结构，其特征在于，包括注脂头本体（100），所述注脂头本体（100）上开设有注脂流道（200）、轴向内孔（300）和环形凹槽（400），所述轴向内孔（300）与注脂头本体（100）同轴设置，所述注脂流道（200）沿注脂头本体（100）壁厚方向连通轴向内孔（300）和环形凹槽（400）；

2.根据权利要求1所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述注脂流道（200）轴线与注脂头本体（100）轴线之间夹角为45°~75°，优选为60°；所述注脂输出段（220）覆盖的圆周角为60°~90°。

3.根据权利要求1所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述注脂流道（200）的数量为多组，多组所述注脂流道（200）沿环形凹槽（400）的轴线方向间隔设置；每组所述注脂流道（200）的数量为多个，同组的多个所述注脂流道（200）绕环形凹槽（400）的轴线圆周间隔设置。

4.根据权利要求3所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述注脂输出段（220）内壁开设有多个扰流槽，所述扰流槽沿注脂输出段（220）的母线方向设置，多个所述扰流槽绕注脂流道（200）的轴线圆周间隔设置。

5.根据权利要求1所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述注脂输入段（210）内径沿其轴线渐小，所述注脂输出段（220）的收口端与注脂输入段（210）的收口端匹配。

6.根据权利要求1~5任一项所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述注脂流道（200）的内壁开设有螺旋导流槽（230），所述螺旋导流槽（230）两端分别与注脂输入段（210）和注脂输出段（220）相接。

7.根据权利要求6所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述螺旋导流槽（230）螺距为1.5mm~2.5mm，优选为2.0mm；螺旋导流槽（230）的螺旋角为10°~20°，优选为15°；螺旋导流槽（230）的槽宽为1.0mm~1.5mm，优选为1.0mm；螺旋导流槽（230）的槽深为1.5mm~2.0mm，优选为1.5mm。

8.根据权利要求7所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述螺旋导流槽（230）端面形状为半圆形或者u型；螺旋导流槽（230）的螺旋方向与钢丝绳（500）的捻向相反。

9.根据权利要求6所述的侧壁注脂结构，其特征在于，所述螺旋导流槽（230）内壁、注脂输入段（210）内壁和注脂输出段（220）内壁均设有减阻层。

10.一种钢丝绳防喷结构，包括阻流管（600）、钢丝绳（500）和多个阻流阀芯（700），其特征在于，还包括权利要求1所述的侧壁注脂结构，所述注脂头本体（100）串联在多个所述阻流阀芯（700）之间，所述阻流管（600）、注脂头本体（100）和钢丝绳（500）由外而内依次套设，所述环形凹槽（400）与阻流管（600）内壁之间形成注脂环形槽（410），所述轴向内孔（300）通过注脂流道（200）与注脂环形槽（410）连通。