專(zhuān)利名稱(chēng)：一種水平井鉆井震動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油鉆井水平井鉆具，尤其是一種在定向井、水平井、大位移井鉆進(jìn)中用于提高水平段延伸鉆進(jìn)能力的水平井鉆井震動(dòng)器。
背景技術(shù)：
目前，隨著油田勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷深入，定向井、水平井、大位移井所占的比例越來(lái)越大。長(zhǎng)水平段鉆井技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，主要得益于其較好的投入產(chǎn)出比。在水平井與大位移井的鉆井過(guò)程中，由于摩擦阻力大，使得鉆井效率低、鉆井周期長(zhǎng)、鉆井成本高，已成為制約水平井和大位移井發(fā)展的主要瓶頸。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中，由于管柱的摩阻扭矩太大，可能出現(xiàn)以下情況機(jī)械鉆速明顯變低；鉆具不能上起或發(fā)生斷鉆具事故；達(dá)不到 井身軌跡的設(shè)計(jì)要求，目的層中靶率低。連續(xù)油管技術(shù)在水平井、大位移井、等作業(yè)中具有較大的優(yōu)勢(shì)，將成為油田增產(chǎn)、難動(dòng)用儲(chǔ)量開(kāi)采和提高最終采收率的主導(dǎo)技術(shù)之一。全世界使用連續(xù)油管鉆井7000余口，應(yīng)用越來(lái)越廣泛；隨著連續(xù)油管在水平井段的長(zhǎng)度增加，連續(xù)油管與井壁摩擦力增大，由于連續(xù)管尺寸小、柔度大，傳遞鉆壓能力差，因此造成其鉆水平段進(jìn)尺有限，僅僅依靠地面注入頭產(chǎn)生的水平驅(qū)動(dòng)力往往不能使連續(xù)油管達(dá)到預(yù)期的深度，連續(xù)油管在水平井段下入難這一問(wèn)題也成為制約其發(fā)展的主要因素之一。減少水平段中鉆柱或連續(xù)油管的前行摩擦阻力，是確保水平井或大位移井延伸鉆進(jìn)長(zhǎng)水平段的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水平井鉆井震動(dòng)器，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高水平井與大位移井的延伸鉆進(jìn)能力，該鉆井震動(dòng)器可以減少鉆柱在水平段的摩擦阻力，提高水平段延伸鉆進(jìn)能力。本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種水平井鉆井震動(dòng)器，包括殼體、活塞頭、碟簧、上臺(tái)肩、靜套、滑動(dòng)軸、閥殼體、彈簧，中心管、滑動(dòng)閥體、噴嘴、水眼、第二流道、閥塞、第一流道、固定閥座所組成。殼體與靜套靠螺紋連接，滑動(dòng)軸安裝在殼體與靜套形成的中心孔內(nèi)，靜套和滑動(dòng)軸靠花鍵配合，固定閥座通過(guò)螺紋固定在閥殼體內(nèi)部，閥塞與固定閥座配合；當(dāng)閥塞上端水壓力達(dá)到限定值時(shí)，閥塞與固定閥座分離，中心管向下壓縮彈簧，鉆井液流經(jīng)第一流道，接著流經(jīng)第二流道，通過(guò)水眼流入閥塞與滑動(dòng)閥體形成的容腔內(nèi)，鉆井液流經(jīng)噴嘴產(chǎn)生壓降，彈簧被壓縮，閥塞與固定閥座分離；當(dāng)泵流量變化時(shí)，閥塞上端水壓力也變化，彈簧壓縮量改變，閥塞與固定閥座距離變化，第一流道過(guò)流面積也變化，引起脈沖壓力，使滑動(dòng)軸的上臺(tái)肩壓縮碟簧幅度變化，從而引起振動(dòng)。滑動(dòng)軸上有上臺(tái)肩，活塞頭通過(guò)螺紋與滑動(dòng)軸連接，墊塊安置在殼體內(nèi)孔的臺(tái)肩上，墊塊上有下臺(tái)肩，碟簧由下臺(tái)肩和上臺(tái)肩定位。下密封圈安置在活塞頭和殼體之間，上密封圈安置在滑動(dòng)軸和靜套之間，裝置振動(dòng)幅度由兩個(gè)支撐端面的相對(duì)距離決定，兩個(gè)支撐端面之間有滑動(dòng)空腔。閥塞通過(guò)螺紋與閥殼體內(nèi)部的中心管連接，閥塞上有2 4個(gè)水目艮。中心管內(nèi)安裝有滑動(dòng)閥體，中心管與閥殼體之間的環(huán)空間隙內(nèi)安裝有彈簧，彈簧下端靠擋圈定位。振蕩部件的靜套和滑動(dòng)軸靠花鍵配合，并靠花鍵傳遞扭矩。振蕩部件和閥部件靠殼體公螺紋和殼體母螺紋連接，固定閥座內(nèi)部有第一流道，閥塞與固定閥座配合面為錐形。閥殼體與閥塞形成第二流道，且第二流道的過(guò)流面積大于第一流道的過(guò)流面積。本發(fā)明具有的有益效果是該發(fā)明軸向振動(dòng)能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠提高定向井、水平井和大位移井水平段的延伸鉆進(jìn)能力；如果將工具安放在近鉆頭附近，工具的軸向振蕩可以降低鉆頭的軸向振動(dòng)強(qiáng)度，提高鉆頭與巖石的均勻接觸時(shí)間，從而提高機(jī)械鉆速；軸向振蕩可以有效破壞水平段已形成的巖屑床，并能預(yù)防卡鉆；可以提高井深軌跡控制精度，同時(shí)提高軌跡的平滑性，有效的減少鉆井工具面不穩(wěn)定造成的鉆井臺(tái)階。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的閥部件在停泵時(shí)的示意圖；圖3是本發(fā)明的振蕩部件在停泵時(shí)的示意圖；圖4是本發(fā)明閥部件在正常工作時(shí)的示意圖；圖5是本發(fā)明的振蕩部件在正常工作時(shí)的示意圖；圖6是由圖3中橫剖面A-A得到的靜套和滑動(dòng)軸配合的剖面示意圖。圖中1為殼體、2為活塞頭、3為S封圈、4為碟黃、5為支撐纟而面、6為塾塊、7為上臺(tái)肩、8為靜套、9為滑動(dòng)空腔、10為上密封圈、11為滑動(dòng)軸、12為殼體公螺紋、13為閥殼體、14為擋圈、15為彈簧、16為中心管、17為滑動(dòng)閥體、18為噴嘴、19為水眼、20為第二流道、21為閥塞、22為第一流道、23為固定閥座、24為殼體母螺紋、25為下臺(tái)肩。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，如圖I-圖6所示；一種水平井鉆井震動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)是由振蕩部件和閥部件組成；振蕩部件主要由殼體(I)、活塞頭(2)、下密封圈(3)、碟簧⑷、支撐端面(5)、墊塊(6)、上臺(tái)肩(7)、靜套⑶、滑動(dòng)空腔(9)、上密封圈(10)、滑動(dòng)軸(11)、殼體公螺紋(12)和下臺(tái)肩(25)組成。閥部件主要由閥殼體(13)、擋圈(14)、彈簧(15)、中心管(16)、滑動(dòng)閥體(17)、噴嘴(18)、水眼(19)、第二流道(20)、閥塞(21)、第一流道(22)、固定閥座(23)和殼體母螺紋(24)組成。振蕩部件的殼體(I)與靜套(8)靠螺紋連接，滑動(dòng)軸(11)安裝在殼體(I)與靜套(8)形成的中心孔內(nèi)，滑動(dòng)軸(11)上有上臺(tái)肩(7)，活塞頭⑵通過(guò)螺紋與滑動(dòng)軸(11)連接，墊塊(6)安置在殼體⑴內(nèi)孔的臺(tái)肩上，墊塊(6)上有下臺(tái)肩(25)，碟簧⑷由下臺(tái)肩(25)和上臺(tái)肩(7)定位，下密封圈(3)安置在活塞頭(2)和殼體(I)之間，上密封圈(10)安置在滑動(dòng)軸(11)和靜套(8)之間，裝置振動(dòng)幅度由兩個(gè)支撐端面(5)的相對(duì)距離決定，兩個(gè)支撐端面(5)之間有滑動(dòng)空腔(9);閥部件的固定閥座(23)通過(guò)螺紋固定在閥殼體(13)內(nèi)部，閥塞(21)與固定閥座(23)配合，閥塞(21)上有2 4個(gè)水眼(19)，閥塞(21)通過(guò)螺紋與閥殼體(13)內(nèi)部的中心管(16)連接，中心管(16)內(nèi)安裝有滑動(dòng)閥體(17)，中心管(16)與閥殼體(13)之間的環(huán)空間隙內(nèi)安裝有彈簧(15)，彈簧(15)下端靠擋圈(14)定位；振蕩部件和閥部件靠殼體公螺紋(12)和殼體母螺紋(24)連接。
振蕩部件的靜套(8)和滑動(dòng)軸(11)靠花鍵配合，并靠花鍵傳遞扭矩。固定閥座
(23)內(nèi)部有第一流道(22)，閥塞(21)與固定閥座(23)配合面為錐形，可以有效減小沖蝕；閥殼體(13)與閥塞(21)形成第二流道(20)，且第二流道(20)過(guò)流面積大于第一流道(22)的過(guò)流面積，以便于第二次壓降的產(chǎn)生。當(dāng)本發(fā)明的閥塞(21)上端水壓力達(dá)到限定值時(shí)，閥塞(21)與固定閥座(23)分離，中心管(16)向下壓縮彈簧(15)，鉆井液流經(jīng)第一流道(22)，產(chǎn)生壓降，接著流經(jīng)第二流道(20)，通過(guò)水眼(19)流入閥塞(21)與滑動(dòng)閥體(17)形成的容腔內(nèi)，然后鉆井液流經(jīng)噴嘴(18)，又產(chǎn)生壓降，彈簧(15)進(jìn)一步被壓縮，閥塞(21)與固定閥座(23)保持分離；現(xiàn)場(chǎng)常用泥漿泵為往復(fù)式多缸泵，泵輸出排量隨時(shí)間波動(dòng)，當(dāng)泵流量變化時(shí)，閥塞(21)上端水壓力也變化，彈簧(15)壓縮量改變，閥塞(21)與固定閥座(23)距離變化，第一流道(22)過(guò)流面積也變化，產(chǎn)生的壓力降也發(fā)生變化，引起脈沖壓力，使滑動(dòng)軸(11)的上臺(tái)肩壓縮碟簧(4)幅度變化，從而引起振動(dòng)。本發(fā)明提高了定向井、水平井和大位移井水平段的延伸 鉆進(jìn)能力；如果將振動(dòng)器安放在近鉆頭附近，振動(dòng)器的軸向振蕩可以降低鉆頭的軸向振動(dòng)強(qiáng)度，提高鉆頭與巖石的均勻接觸時(shí)間，從而提高機(jī)械鉆速；軸向振蕩還可以有效破壞水平段已形成的巖屑床，并能預(yù)防卡鉆；本發(fā)明還可以提高井深軌跡控制精度，同時(shí)提高軌跡的平滑性，有效的減少鉆井工具面不穩(wěn)定造成的鉆井臺(tái)階。
權(quán)利要求
1.一種水平井鉆井震動(dòng)器，包括殼體(I)、活塞頭(2)、碟簧(4)、上臺(tái)肩(7)、靜套(8)、滑動(dòng)軸(11)、閥殼體(13)、彈簧(15)，中心管(16)、滑動(dòng)閥體(17)、噴嘴(18)、水眼(19)、第二流道(20)、閥塞(21)、第一流道(22)、固定閥座(23)所組成，其特征在于殼體(I)與靜套(8)靠螺紋連接，滑動(dòng)軸(11)安裝在殼體(I)與靜套(8)形成的中心孔內(nèi)，靜套(8)和滑動(dòng)軸(11)靠花鍵配合，固定閥座(23)通過(guò)螺紋固定在閥殼體(13)內(nèi)部，閥塞(21)與固定閥座(23)配合；當(dāng)閥塞(21)上端水壓力達(dá)到限定值時(shí)，閥塞(21)與固定閥座(23)分離，中心管(16)向下壓縮彈簧(15)，鉆井液流經(jīng)第一流道(22)，接著流經(jīng)第二流道(20)，通過(guò)水眼(19)流入閥塞(21)與滑動(dòng)閥體(17)形成的容腔內(nèi)，鉆井液流經(jīng)噴嘴(18)產(chǎn)生壓降，彈簧(15)被壓縮，閥塞(21)與固定閥座(23)分離；當(dāng)泵流量變化時(shí)，閥塞(21)上端水壓力也變化，彈簧(15)壓縮量改變，閥塞(21)與固定閥座(23)距離變化，第一流道(22)過(guò)流面積也變化，引起脈沖壓力，使滑動(dòng)軸(11)的上臺(tái)肩(7)壓縮碟簧(4)幅度變化，從而引起振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水平井鉆井震動(dòng)器，其特征在于滑動(dòng)軸(11)上有上臺(tái)肩(7)，活塞頭⑵通過(guò)螺紋與滑動(dòng)軸(11)連接，墊塊(6)安置在殼體⑴內(nèi)孔的臺(tái)肩上， 墊塊(6)上有下臺(tái)肩(25)，碟簧(4)由下臺(tái)肩(25)和上臺(tái)肩(7)定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水平井鉆井震動(dòng)器，其特征在于下密封圈(3)安置在活塞頭(2)和殼體(I)之間，上密封圈(10)安置在滑動(dòng)軸(11)和靜套(8)之間，裝置振動(dòng)幅度由兩個(gè)支撐端面(5)的相對(duì)距離決定，兩個(gè)支撐端面(5)之間有滑動(dòng)空腔(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水平井鉆井震動(dòng)器，其特征在于閥塞(21)通過(guò)螺紋與閥殼體(13)內(nèi)部的中心管(16)連接，閥塞(21)上有2 4個(gè)水眼(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水平井鉆井震動(dòng)器，其特征在于中心管(16)內(nèi)安裝有滑動(dòng)閥體(17)，中心管(16)與閥殼體(13)之間的環(huán)空間隙內(nèi)安裝有彈簧(15)，彈簧(15)下端靠擋圈(14)定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水平井鉆井震動(dòng)器，其特征在于振蕩部件和閥部件靠殼體公螺紋(12)和殼體母螺紋(24)連接。
7.據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水平井鉆井震動(dòng)器，其特征在于固定閥座(23)內(nèi)部有第一流道(22)，閥塞(21)與固定閥座(23)配合面為錐形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種水平井鉆井震動(dòng)器，其特征在于閥殼體(13)與閥塞(21)形成第二流道(20)，且第二流道(20)的過(guò)流面積大于第一流道(22)的過(guò)流面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水平井鉆井震動(dòng)器，包括殼體、活塞頭、碟簧、上臺(tái)肩、靜套、滑動(dòng)軸、閥殼體、彈簧，中心管、滑動(dòng)閥體、噴嘴、水眼、第二流道、閥塞、第一流道、固定閥座所組成。殼體與靜套采用螺紋連接，滑動(dòng)軸安裝在殼體與靜套形成的中心孔內(nèi)，靜套和滑動(dòng)軸靠花鍵配合，固定閥座通過(guò)螺紋固定在閥殼體內(nèi)部，閥塞與固定閥座配合；當(dāng)本發(fā)明閥塞上端水壓力達(dá)到限定值時(shí)，閥塞與固定閥座分離，中心管向下壓縮彈簧，鉆井液流經(jīng)第一流道，接著流經(jīng)第二流道。當(dāng)泵流量變化時(shí)，閥塞上端水壓力也變化，彈簧壓縮量改變，閥塞與固定閥座距離變化，第一流道過(guò)流面積也變化，引起脈沖壓力，使滑動(dòng)軸的上臺(tái)肩壓縮碟簧幅度變化，從而引起振動(dòng)。
文檔編號(hào)E21B7/24GK102747974SQ20121022474
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者任廣兵, 馮相堯, 劉光磊, 張中偉, 張國(guó)偉, 張鵬, 徐建飛, 王鑫, 石昌帥, 祝效華, 童華, 蘇山林, 郝榮明 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局黃河鉆井總公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司