水力振蕩軸向沖擊器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的是水力振蕩軸向沖擊器，這種水力振蕩軸向沖擊器包括外殼、轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板、收縮筒，轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板、收縮筒安裝在外殼內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)體包括葉輪軸和轉(zhuǎn)動(dòng)密封，葉輪軸具有導(dǎo)流葉片，葉輪軸的下部有外螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)密封由轉(zhuǎn)動(dòng)座、連接柱、巴掌構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)座上設(shè)置有中心孔，中心孔帶有內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)座下固定連接柱，每個(gè)連接柱底端連接一個(gè)巴掌，葉輪軸與轉(zhuǎn)動(dòng)座螺紋連接；巴掌抵在周期性擾流平板上，周期性擾流平板具有與巴掌數(shù)目相同的擾流孔，當(dāng)巴掌轉(zhuǎn)動(dòng)到與擾流孔相對(duì)應(yīng)的部位時(shí)，相應(yīng)的巴掌可將相應(yīng)的擾流孔同時(shí)堵死；收縮筒下部有外螺紋，收縮筒底部具有安裝孔，收縮筒的內(nèi)腔分為三段。本發(fā)明對(duì)鉆井液流干擾作用強(qiáng)，產(chǎn)生脈沖效果明顯，提高鉆速十分明顯，提高了水力沖擊功利用效率。
【專利說明】水力振蕩軸向沖擊器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油行業(yè)鉆井用的適用于中硬到硬地層的一種高效破巖工具，具體涉及水力振蕩軸向沖擊器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，石油資源已經(jīng)成為了人類的最重要的資源之一，想要發(fā)展經(jīng)濟(jì)就需要有充足的石油供應(yīng)。然而隨著我國(guó)石油勘探開發(fā)的發(fā)展，新區(qū)的勘探開發(fā)不斷擴(kuò)大，采油井的深度不斷加深，進(jìn)入的地層越來越老，鉆遇地層越來越復(fù)雜，巖石也越來越硬，動(dòng)力沿程損失大，液柱對(duì)井底的壓持效應(yīng)明顯，鉆井速度慢，工具易損壞，從而導(dǎo)致鉆井周期加長(zhǎng)，鉆井成本變高，嚴(yán)重制約了油氣田開發(fā)的進(jìn)程。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)如何提高鉆井破巖效率，從而提高鉆井速度非常重視。
[0003]由此，液動(dòng)沖擊器便應(yīng)運(yùn)而生。它充分的利用了水力能量，使鉆頭在旋轉(zhuǎn)工作的同時(shí)產(chǎn)生縱向振動(dòng)，而且還伴有脈沖射流空化作用，可大大的提高破巖效率，提高鉆速，縮短建井周期，大大的降低建井成本。但常規(guī)的沖擊器由于較多連接、活動(dòng)件，形成易損、薄弱部位，大大降低了沖擊器壽命。而且，常規(guī)鉆具中彈簧等緩沖儲(chǔ)能裝置的存在，也降低了沖擊器的沖擊功，影響了沖擊器沖擊效能。這些問題的存在嚴(yán)重制約了液動(dòng)沖擊器在現(xiàn)場(chǎng)的推廣使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供水力振蕩軸向沖擊器，這種水力振蕩軸向沖擊器用于解決目前隨著鉆遇地層越來越復(fù)雜而產(chǎn)生的鉆井速度慢、沖擊器沖擊效能低的問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:這種水力振蕩軸向沖擊器包括外殼、轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板、收縮筒，轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板、收縮筒安裝在外殼內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)體包括葉輪軸和轉(zhuǎn)動(dòng)密封，葉輪軸具有導(dǎo)流葉片，葉輪軸的下部有外螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)密封由轉(zhuǎn)動(dòng)座、連接柱、巴掌構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)座上設(shè)置有中心孔，中心孔帶有內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)座下固定連接柱，每個(gè)連接柱底端連接一個(gè)巴掌，葉輪軸與轉(zhuǎn)動(dòng)座螺紋連接；巴掌抵在周期性擾流平板上，周期性擾流平板具有與巴掌數(shù)目相同的擾流孔，當(dāng)巴掌轉(zhuǎn)動(dòng)到與擾流孔相對(duì)應(yīng)的部位時(shí)，相應(yīng)的巴掌可將相應(yīng)的擾流孔同時(shí)堵死；收縮筒下部有外螺紋，收縮筒底部具有安裝孔，收縮筒的內(nèi)腔分為三段，三段的內(nèi)徑順次減小。
[0006]上述方案中外殼內(nèi)腔有環(huán)形凸起，轉(zhuǎn)動(dòng)體通過上固定平板、下固定平板、配合筒與外殼連接，上固定平板是帶中心孔和扇形流道的圓板，下固定平板是帶有圓臺(tái)形中心孔和扇形流道的圓板，配合筒將上固定平板支撐在下固定平板上，葉輪軸插入上固定平板的中心孔內(nèi)，葉輪軸下部穿過圓臺(tái)形中心孔并坐在下固定平板上，下固定平板與外殼螺紋連接，上固定平板被頂在環(huán)形凸起下。
[0007]上述方案中外殼上端有內(nèi)螺紋，外殼與上部鉆鋌螺紋連接，外殼下部連接傳動(dòng)短接；傳動(dòng)短接為具有頂面的筒狀物，腔體為二段式，其頂面的周邊緣為圓角，并在圓角處均勻設(shè)置有與內(nèi)腔相通的斜孔，傳動(dòng)短接外壁設(shè)置有卡簧槽，傳動(dòng)短接下段腔體內(nèi)壁有與鉆頭連接的內(nèi)螺紋，便于內(nèi)部零件的放入以及固定，傳動(dòng)短接下邊緣帶有外檐，外檐具有凹槽，夕卜殼下端具有凸齒，傳動(dòng)短接與外殼相互咬合在一起，二者通過相互咬合，可將上部鉆柱的扭矩傳遞下去。
[0008]上述方案中外殼與傳動(dòng)短接之間設(shè)置有O型圈，安裝O型圈可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)短接的軸向密封。
[0009]上述方案中傳動(dòng)短接具有六個(gè)斜孔，這六個(gè)斜孔直通傳動(dòng)短接內(nèi)腔，形成液體的流動(dòng)通道。
[0010]上述方案中周期性擾流平板上沿周向分布有1-10個(gè)擾流孔。
[0011]上述方案中周期性擾流平板上沿周向分布有2-4個(gè)擾流孔。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明周期性擾流平板對(duì)鉆井液流干擾作用強(qiáng)，產(chǎn)生脈沖效果明顯，會(huì)在鉆頭產(chǎn)生很好的縱向振動(dòng)，提高鉆速十分明顯，解決了目前隨著鉆遇地層越來越復(fù)雜而產(chǎn)生的鉆井速度慢的問題。
[0013]2、本發(fā)明縱向振動(dòng)頻率，幅值可通過擾流孔大小、數(shù)目很方便，很簡(jiǎn)單地調(diào)整。
[0014]3、本發(fā)明不存在彈簧等緩沖復(fù)位裝置，也不存在沖擊錘等中間機(jī)構(gòu)，減少了能量損耗，提高了水力沖擊功利用效率，解決了沖擊效能低的問題。
[0015]4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低，便于在油田現(xiàn)場(chǎng)的推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明中葉輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明中下固定平板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明中周期性擾流平板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明中收縮筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明中外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是本發(fā)明中傳動(dòng)短接的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1.外殼；2.上母扣；3.周期性擾流平板；4.收縮筒；5.傳動(dòng)短接；6.下母扣；7.葉輪軸；8.上固定平板；9.下固定平板；10.配合筒；11.轉(zhuǎn)動(dòng)密封；12.擴(kuò)展腔；13.葉片；14.巴掌；15.扇形流道；16.中心孔；17.連接柱；18.擾流孔；19.收縮腔；20.收縮筒外螺紋；21.卡簧槽；22.凸齒；23.軸向密封槽；24.斜孔；25.安裝孔；26.外檐；27.倒圓臺(tái)。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖1所示，這種水力振蕩軸向沖擊器包括外殼1、轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板3、收縮筒4、傳動(dòng)短接5，將轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板3、收縮筒4安裝在外殼I內(nèi)，收縮筒4從下端將周期性擾流平板3頂固住，轉(zhuǎn)動(dòng)體的巴掌14抵在周期性擾流平板3，轉(zhuǎn)動(dòng)體可在周期性擾流平板3上面自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可將周期性擾流平板3的擾流孔18全部堵住；外殼I上端是上母扣2 (即外殼上端有內(nèi)螺紋)，外殼I與上部鉆鋌螺紋連接，外殼I下部連接傳動(dòng)短接5，傳動(dòng)短接5的下部為下母扣6 (即傳動(dòng)短接下部有內(nèi)螺紋)，傳動(dòng)短接5與鉆頭相接。
[0020]參閱圖2，轉(zhuǎn)動(dòng)體包括葉輪軸7和轉(zhuǎn)動(dòng)密封11，參閱圖3，葉輪軸7具有導(dǎo)流葉片13，葉輪軸7的下部有外螺紋，導(dǎo)流葉片13與外螺紋之間的葉輪軸有一段倒圓臺(tái)27。參閱圖5，轉(zhuǎn)動(dòng)密封11由轉(zhuǎn)動(dòng)座、連接柱17、巴掌14構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)座上設(shè)置有中心孔16，中心孔16帶有內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)座下固定連接柱17，每個(gè)連接柱17底端連接一個(gè)巴掌14，葉輪軸7與轉(zhuǎn)動(dòng)座螺紋連接，鉆井液不斷沖擊葉輪軸葉片13，使葉輪軸7轉(zhuǎn)動(dòng)。葉輪軸7帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)密封11旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)密封11的巴掌14抵在周期性擾流平板3上，參閱圖6，周期性擾流平板3具有與巴掌14數(shù)目相同的擾流孔18，周期性擾流平板3上周向可以分布有1-10個(gè)擾流孔18，當(dāng)然最佳為2-4，擾流孔18是鉆井液流動(dòng)的通道。當(dāng)巴掌14轉(zhuǎn)動(dòng)到與擾流孔18相對(duì)應(yīng)的部位時(shí)，相應(yīng)的巴掌14可將相應(yīng)的擾流孔18同時(shí)堵死。在旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)巴掌14與周期性擾流平板的擾流孔18重合時(shí)，鉆井液被完全切斷。隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的繼續(xù)，這種截?cái)嘞?，鉆井液通過擾流孔18繼續(xù)向下流動(dòng)。在這種截?cái)喾砰_的交替中，鉆井液連續(xù)流轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的脈沖流。
[0021]參閱圖7，收縮筒4下部有外螺紋20，收縮筒4底部具有安裝孔25，以便于使用扳手等工具在外殼體外部用力旋轉(zhuǎn)上進(jìn)。收縮筒4的內(nèi)腔分為三段，為三級(jí)收縮模式，三段的內(nèi)徑順次減小。脈沖波動(dòng)經(jīng)收縮筒4收縮聚能后進(jìn)而作用于傳動(dòng)短接5及鉆透使其產(chǎn)生縱向振動(dòng)。第一段起收攏所用流體的作用，第二段較最長(zhǎng)，為收縮腔19，收縮腔19可起到聚能的作用。
[0022]參閱圖8，外殼I內(nèi)腔有環(huán)形凸起，轉(zhuǎn)動(dòng)體通過上固定平板8、下固定平板9、配合筒10與外殼I連接，上固定平板8是帶中心孔16和扇形流道的圓板，參閱圖4，下固定平板9是帶有圓臺(tái)形中心孔和扇形流道15的圓板，配合筒10將上固定平板8支撐在下固定平板9上，葉輪軸7插入上固定平板8的中心孔內(nèi)，葉輪軸7下部穿過圓臺(tái)形中心孔并坐在下固定平板上9，下固定平板9與外殼I螺紋連接，外殼I內(nèi)有四級(jí)擴(kuò)展腔12，其第一級(jí)內(nèi)放置轉(zhuǎn)動(dòng)體，轉(zhuǎn)動(dòng)體依靠下固定平板9外的螺紋與擴(kuò)展腔第一段下的螺紋配合頂緊固定，上固定平板8被頂在環(huán)形凸起下；第三級(jí)內(nèi)放置周期性擾流平板3和收縮筒4。
[0023]參閱圖9，傳動(dòng)短接5為具有頂面的筒狀物，頂面能夠更好地承受脈沖液體的壓力波動(dòng)，腔體為二段式，其頂面的周邊緣為圓角，并在圓角處均勻設(shè)置有與內(nèi)腔相通的六個(gè)斜孔24，斜孔24是液體的流動(dòng)通道；傳動(dòng)短接5外壁設(shè)置有卡簧槽21，外殼I內(nèi)壁也有卡簧槽21，兩卡簧槽相對(duì)應(yīng)，卡簧置于兩卡簧槽構(gòu)成的空間內(nèi)，防止在上提鉆柱的過程中傳動(dòng)短接脫落，造成事故；傳動(dòng)短接5外壁有軸向密封槽23，軸向密封槽23內(nèi)放置有O型圈，安裝O型圈可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)短接的軸向密封；傳動(dòng)短接5下段腔體內(nèi)壁有與鉆頭連接的內(nèi)螺紋，便于內(nèi)部零件的放入以及固定，傳動(dòng)短接5下邊緣帶有外檐26，外檐26具有凹槽，外殼I下端具有凸齒22，傳動(dòng)短接5與外殼I相互咬合在一起，二者通過相互咬合，可將上部鉆柱的扭矩傳遞下去。
[0024]本發(fā)明工作時(shí)，鉆井液經(jīng)上固定平板的扇形流道后，不斷沖擊葉輪軸7的葉片13，使葉輪軸7轉(zhuǎn)動(dòng)。葉輪軸7帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)密封11旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)中，當(dāng)巴掌14與擾流孔18正好相對(duì)時(shí)，鉆井液流被完全堵死。隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的繼續(xù)，巴掌14與擾流孔18錯(cuò)開，液流又通過擾流孔18繼續(xù)流動(dòng)。就這樣連續(xù)不斷的截?cái)喾砰_，連續(xù)的鉆井液流轉(zhuǎn)化為非連續(xù)的脈沖流。這種脈沖經(jīng)收縮腔19收攏與聚能后直接作用在傳動(dòng)短接5上，進(jìn)而作用于下母扣6連接的鉆頭，使其產(chǎn)生縱向振動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種水力振蕩軸向沖擊器,其特征在于:這種水力振蕩軸向沖擊器包括外殼(I)、轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板(3 )、收縮筒(4)，轉(zhuǎn)動(dòng)體、周期性擾流平板(3 )、收縮筒(4)在外殼(I)內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)體包括葉輪軸(7)和轉(zhuǎn)動(dòng)密封(11)，葉輪軸(7)具有導(dǎo)流葉片(13)，葉輪軸(7)的下部有外螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)密封(11)由轉(zhuǎn)動(dòng)座、連接柱(17)、巴掌(14)構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)座上設(shè)置有中心孔(16)，中心孔(16)帶有內(nèi)螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)座下固定連接柱(17)，每個(gè)連接柱(17)底端連接一個(gè)巴掌(14)，葉輪軸(7)與轉(zhuǎn)動(dòng)座螺紋連接；巴掌(14)抵在周期性擾流平板(3)上，周期性擾流平板(3)具有與巴掌(14)數(shù)目相同的擾流孔(18)，當(dāng)巴掌(14)轉(zhuǎn)動(dòng)到與擾流孔(18)相對(duì)應(yīng)的部位時(shí)，相應(yīng)的巴掌(14)可將相應(yīng)的擾流孔(18)同時(shí)堵死；收縮筒(4)下部有外螺紋，收縮筒(4)底部具有安裝孔(25)，收縮筒(4)的內(nèi)腔分為三段，三段的內(nèi)徑順次減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力振蕩軸向沖擊器，其特征在于:所述的外殼(I)內(nèi)腔有環(huán)形凸起，轉(zhuǎn)動(dòng)體通過上固定平板(8)、下固定平板(9)、配合筒(10)與外殼(I)連接，上固定平板(8)是帶中心孔(16)和扇形流道的圓板，下固定平板(9)是帶有圓臺(tái)形中心孔和扇形流道(15)的圓板，配合筒(10)將上固定平板(8)支撐在下固定平板(9)上，葉輪軸(7)插入上固定平板的中心孔(16)內(nèi)，葉輪軸(7)下部穿過圓臺(tái)形中心孔并坐在下固定平板(9)上，下固定平板(9)與外殼(I)螺紋連接，上固定平板(8)被頂在環(huán)形凸起下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力振蕩軸向沖擊器，其特征在于:所述的外殼(I)上端有內(nèi)螺紋，外殼(I)與上部鉆鋌螺紋連接，外殼(I)下部連接傳動(dòng)短接(5);傳動(dòng)短接(5)為具有頂面的筒狀物，腔體為二段式，其頂面的周邊緣為圓角，并在圓角處均勻設(shè)置有與內(nèi)腔相通的斜孔(24)，傳動(dòng)短接(5)外壁設(shè)置有卡簧槽(21)，傳動(dòng)短接(5)下段腔體內(nèi)壁有與鉆頭連接的內(nèi)螺紋，傳動(dòng)短接(5)下邊緣帶有外檐(26)，外檐(26)具有凹槽，外殼(I)下端具有凸齒，傳動(dòng)短接(5)與外殼(I)相互咬合在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力振蕩軸向沖擊器，其特征在于:所述的外殼(I)與傳動(dòng)短接(5)之間設(shè)置有O型圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力振蕩軸向沖擊器，其特征在于:所述的傳動(dòng)短接(5)具有六個(gè)斜孔(24 )，這六個(gè)斜孔(24 )直通傳動(dòng)短接(5 )內(nèi)腔，形成液體的流動(dòng)通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水力振蕩軸向沖擊器，其特征在于:所述的周期性擾流平板(3)上沿周向分布有1-10個(gè)擾流孔(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水力振蕩軸向沖擊器，其特征在于:所述的周期性擾流平板(3 )上沿周向分布有2-4個(gè)擾流孔(18 )。
【文檔編號(hào)】E21B4/16GK104265160SQ201410359479
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】李瑋, 紀(jì)照生, 夏法峰, 付璐, 馬朝陽(yáng), 劉岢鑫 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)