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      一種水力振蕩器的制作方法

      文檔序號:11042020閱讀:392來源:國知局
      一種水力振蕩器的制造方法與工藝

      本實用新型涉及鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種水力振蕩器。



      背景技術(shù):

      目前油田鉆井已從原來的定向井逐漸向水平井發(fā)展,由于鉆具在加壓過程中使鉆具在水平鉆進過程中向下側(cè)井壁貼近,造成鉆具在鉆進過程中摩擦過大,嚴重影響鉆進,甚至造成鉆具脫壓不能加壓到鉆頭。降低摩阻、減少常規(guī)鉆井卡鉆事故,增加動鉆壓、提高常規(guī)鉆井的效率是當前鉆井工程中迫切需要解決的問題。研究發(fā)現(xiàn)鉆具通過泥漿時可造成泥漿壓力大小變化,從而引起該鉆具規(guī)律性的振蕩,進而使鉆具在鉆進過程中產(chǎn)生振蕩,可達到減少鉆具在鉆進過程的阻力,從而達到鉆具提速的效果。

      目前鉆井主要通過復(fù)合鉆進和井下動力工具滑動鉆進兩種鉆進方式。由于這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)沿程水力損耗增大, 井底鉆頭可用水馬力相當?shù)? 一般都是靠鉆柱自身重量向鉆頭施加鉆壓破碎巖石。然而在大斜度井、大位移井及水平井的鉆井施工中,這些傳統(tǒng)的加壓方式受到一定的限制,其存在的主要問題是:

      1、由于井斜較大,鉆柱自身重量在井眼方向的分量小或近似為零,很難滿足預(yù)先設(shè)計的鉆壓;

      2、水平井中,由于鉆柱自身重量對井壁的正壓力大,增大了鉆具在井壁上的摩阻,從而制約了向鉆頭上施加有效的鉆壓;

      3、對于水平井,由于施工的水平段越來越長,然而在井斜大的井段施工過程中,往往會出現(xiàn)托壓、粘卡等現(xiàn)象;

      4、對于復(fù)合鉆進、尤其是在井下動力工具滑動鉆進過程中,無法保證給鉆頭施加真實、有效的鉆壓,嚴重影響全井平均機械鉆速及鉆井周期。

      以上問題的出現(xiàn),都將會導(dǎo)致泥漿振蕩幅度小,容易產(chǎn)生沉積,最終出現(xiàn)鉆具卡滯現(xiàn)象。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點,提供了一種振蕩效果好的水力振蕩器。

      本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種水力振蕩器,包括心軸、上接頭、碟簧、心軸中接頭、心軸下接頭、螺桿泵、盤閥組、外筒和下接頭,心軸為中空圓柱體結(jié)構(gòu),心軸插入上接頭內(nèi),心軸中部設(shè)有碟簧,碟簧上端頂住心軸的凹型邊緣,下端由心軸中接頭的上端壓緊,心軸中接頭能夠上下移動,心軸中接頭的下端安裝有活塞,心軸下接頭設(shè)在心軸底部,所述外筒由上套筒和下套筒組成,上套筒與下套筒通過連接短節(jié)的螺紋固定連接,上套筒套裝心軸的外側(cè),所述螺桿泵安裝在連接短節(jié)內(nèi),螺桿泵的輸出端上安裝有堵頭,并通過卡子與轉(zhuǎn)子的上端固定連接,轉(zhuǎn)子的外側(cè)套裝有定子,定子固定在下套筒的內(nèi)壁上,轉(zhuǎn)子的下端與萬向軸的上端連接,萬向軸的下端與所述盤閥組連接,下接頭通過螺紋與外筒連接。

      所述心軸與上接頭通過第一密封圈密封。

      所述萬向軸包括輸出動力接頭、活節(jié)、球座、鋼球和連桿,連桿的兩端對稱固定有活節(jié),活節(jié)內(nèi)部設(shè)有球座,球座內(nèi)裝有鋼球,在活節(jié)的端部還固定有輸出動力接頭,位于上部的輸出動力接頭與轉(zhuǎn)子的下端連接,位于下部的輸出動力接頭與盤閥組連接。

      所述盤閥組包括過流盤和流量調(diào)節(jié)盤,過流盤與萬向軸的下端通過螺紋連接,過流盤與流量調(diào)節(jié)盤通過軸承和卡套固定。

      所述的過流盤包括過流盤底板、過流孔和環(huán)形凸起,過流盤底板為圓環(huán)形結(jié)構(gòu),過流盤底板的板面上沿周向設(shè)置有多個過流孔,過流盤底板的中部設(shè)有環(huán)形凸起,所述的流量調(diào)節(jié)盤為圓環(huán)形結(jié)構(gòu),流量調(diào)節(jié)盤上沿軸向設(shè)置有多個調(diào)節(jié)孔。

      多個過流孔的軸線所在的圓柱面與多個調(diào)節(jié)孔的軸線所在的圓柱面為同一圓柱面。

      流量調(diào)節(jié)盤內(nèi)側(cè)還安裝有第二密封圈,第二密封圈、過流盤和流量調(diào)節(jié)盤形成一個密閉的環(huán)狀腔體,軸承安裝在該腔體內(nèi)。

      本實用新型具有以下優(yōu)點:

      1、在鉆井液的作用下,螺桿泵轉(zhuǎn)動,帶動過流盤轉(zhuǎn)動,而流量調(diào)節(jié)盤固定,處于相對靜止的狀態(tài),從而使得過流盤與流量調(diào)節(jié)盤上的孔的大小發(fā)生周期性變化,從而形成一定幅度的周期性脈沖壓力波,當壓力升高時,鉆井液作用于活塞,壓縮碟簧推動心軸向上運動,壓力降低時,碟簧釋放能量,使心軸向下運動,從而產(chǎn)生往復(fù)運動,提供振動能量,有效改善摩擦阻力,提高鉆井的機械鉆速。

      2、螺桿泵只要有流量,泵就能轉(zhuǎn)動,在過流盤與流量調(diào)節(jié)盤間只有流量大小的變化,不會產(chǎn)生斷流,因此螺桿泵可以不停的轉(zhuǎn)動。鉆井液壓降能量損失小,螺桿泵可以充分利用鉆井液能量,達到更好的振蕩效果。

      附圖說明

      圖1 為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖2 為過流盤的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖3 為流量調(diào)節(jié)盤的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖中:1-心軸,2-第一密封圈,3-上接頭,4-碟簧,5-心軸中接頭,6-活塞,7-心軸下接頭,8-連接短節(jié),9-堵頭,10-卡子,11-轉(zhuǎn)子,12-定子,13-外筒,14-輸出動力接頭,15-活節(jié),16-球座,17-鋼球,18-連桿,19-過流盤,20-過流孔,21-第二密封圈,22-軸承,23-流量調(diào)節(jié)盤,24-卡套,25-下接頭,26-過流盤底板,27-調(diào)節(jié)孔。

      具體實施方式

      下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的描述,但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。

      如圖1所示,一種水力振蕩器,包括心軸1、上接頭3、碟簧4、心軸中接頭5、心軸下接頭7、螺桿泵、盤閥組、外筒13和下接頭25,心軸1為中空圓柱體結(jié)構(gòu),心軸1插入上接頭3內(nèi),心軸1中部設(shè)有碟簧4,碟簧4上端頂住心軸1的凹型邊緣,下端由心軸中接頭5的上端壓緊,心軸中接頭5能夠上下移動,心軸中接頭5的下端安裝有活塞6,心軸下接頭7設(shè)在心軸1底部,所述外筒13由上套筒和下套筒組成,上套筒與下套筒通過連接短節(jié)8的螺紋固定連接,上套筒套裝心軸1的外側(cè),所述螺桿泵安裝在連接短節(jié)8內(nèi),螺桿泵的輸出端上安裝有堵頭9,并通過卡子10與轉(zhuǎn)子11的上端固定連接,轉(zhuǎn)子11的外側(cè)套裝有定子12,定子12固定在下套筒的內(nèi)壁上,轉(zhuǎn)子11的下端與萬向軸的上端連接,萬向軸的下端與所述盤閥組連接,下接頭25通過螺紋與外筒13連接。

      所述心軸1與上接頭3通過第一密封圈2密封。

      所述萬向軸包括輸出動力接頭14、活節(jié)15、球座16、鋼球17和連桿18,連桿18的兩端對稱固定有活節(jié)15,活節(jié)15內(nèi)部設(shè)有球座16,球座16內(nèi)裝有鋼球17,在活節(jié)15的端部還固定有輸出動力接頭14,位于上部的輸出動力接頭14與轉(zhuǎn)子11的下端連接,位于下部的輸出動力接頭14與盤閥組連接。

      所述盤閥組包括過流盤19和流量調(diào)節(jié)盤23,過流盤19與萬向軸的下端通過螺紋連接,過流盤19與流量調(diào)節(jié)盤23通過軸承22和卡套24固定。

      如圖2和圖3所示,所述的過流盤19包括過流盤底板26、過流孔20和環(huán)形凸起28,過流盤底板26為圓環(huán)形結(jié)構(gòu),過流盤底板26的板面上沿周向設(shè)置有多個過流孔20,過流盤底板26的中部設(shè)有環(huán)形凸起28,所述的流量調(diào)節(jié)盤23為圓環(huán)形結(jié)構(gòu),流量調(diào)節(jié)盤23上沿軸向設(shè)置有多個調(diào)節(jié)孔27。

      多個過流孔20的軸線所在的圓柱面與多個調(diào)節(jié)孔27的軸線所在的圓柱面為同一圓柱面。

      流量調(diào)節(jié)盤23內(nèi)側(cè)還安裝有第二密封圈21,第二密封圈21、過流盤19和流量調(diào)節(jié)盤23形成一個密閉的環(huán)狀腔體,軸承22安裝在該腔體內(nèi)。

      本實用新型的工作原理是:鉆井液通過心軸1的中孔流向螺桿泵,驅(qū)動轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)動,由萬向軸調(diào)節(jié)輸出穩(wěn)定扭矩,高速旋轉(zhuǎn)使過流盤19旋轉(zhuǎn),流量調(diào)節(jié)盤23固定,過流盤19的過流孔20與流量調(diào)節(jié)盤23的調(diào)節(jié)孔27周期性聯(lián)通和封閉,其過流面積會發(fā)生周期性變化,從而形成一定幅度的周期性脈沖壓力波,當壓力升高時,鉆井液作用于活塞6,壓縮碟簧4推動心軸1向上運動,壓力降低時,碟簧4釋放能量,使心軸1向下運動,從而產(chǎn)生往復(fù)運動,提供振動能量,有效改善摩擦阻力,提高鉆井的機械鉆速。螺桿泵只要有流量,泵就能轉(zhuǎn)動,使得過流盤19與流量調(diào)節(jié)盤23上的孔的大小發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象,鉆井液壓降能量損失小,可以充分利用鉆井液能量,具有較好的振蕩效果。

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