產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井技術領域，特別涉及一種產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥。
【背景技術】
[0002]鉆井施工過程中最重要的一步是破碎巖石。脈沖射流是一種被現場證實的、能提高鉆頭破巖效率的技術。脈沖射流提速技術是將鉆井液的連續(xù)流動轉換成一定頻率的間歇流動，通過這種轉換鉆井液在鉆頭水眼的出口速度大幅提高，這種速度的提高直接帶來射流沖擊效率的提高，水力破巖效率得到增強。而且脈沖射流效應改變井底巖肩床的分布，提高了井底鉆頭部巖肩上返速度，避免了巖肩的重復破碎。此外脈沖射流效應周期性地降低井底壓力，這種周期性地降低井底壓力可以減小井底巖石“壓持效應”，使鉆井速度得到提高。在上述三種效應的作用下，脈沖射流技術有效地提高了鉆井機械鉆速。
[0003]國內脈沖鉆井技術也得到較為廣泛的推廣應用，取得較好的提速效果。傳統的脈沖鉆井技術多為脈沖鉆頭技術，由于鉆頭尺寸限制，脈沖射流在振幅和脈沖頻率的調制方面存在較多限制。脈沖射流提速工具可以較好地調節(jié)參數，使脈沖射流技術根據地層特性需求對頻率和幅值進行適當的調整。然而隨著井深的增加，對脈沖射流提速工具的安全性和抗高溫性能有較高要求，特別是脈沖射流提速工具內部產生射流的原件，要有很好的可靠性，以避免脈沖射流提速工具失效導致地表泥漿栗栗壓異?；虮锢?。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明實施例提供了一種產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥，以提高脈沖射流提速工具的可靠性，來避免地表泥漿栗栗壓異常或憋栗。該產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥包括:外殼體，所述外殼體內設有孔徑依次減小的通孔，在相鄰兩個通孔中孔徑較大的通孔內設置有動力輸入軸、中心軸、連接筒、彈性介質、傳扭鍵、偏心軸、密封閥塊以及密封閥板，其中，所述動力輸入軸的第一端連接渦輪的動力輸出軸，所述動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應；所述傳扭鍵，安放在所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔和所述中心軸第一端的鍵槽孔中，用于連接所述動力輸入軸的第二端和所述中心軸的第一端；所述連接筒，套接在所述動力輸入軸和所述中心軸的連接處；所述彈性介質，安放在所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔上方的圓孔中，該圓孔與所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔連通；所述偏心軸的第一端固定連接在所述中心軸的第二端；所述密封閥塊固定連接在所述偏心軸的第二端；所述密封閥板安裝在所述偏心軸第二端的下方、所述相鄰兩個通孔之間的臺階面上，所述密封閥板上設置有限位卡槽和脈沖流道，所述限位卡槽和所述脈沖流道相間分布在以所述密封閥板的中心為圓心、以預設距離為半徑的圓上，所述限位卡槽是用于限定所述密封閥塊位置的凹槽，所述脈沖流道是用于流動鉆井液的通道，所述偏心軸的數量、所述密封閥塊的數量、所述限位卡槽的數量以及所述脈沖流道的數量均相同；在所述地面泥漿栗的排量大于預設排量時，所述動力輸入軸帶動所述中心軸旋轉，所述密封閥塊隨所述中心軸旋轉，在旋轉的同時，在所述彈性介質的推力作用下所述中心軸帶動所述密封閥塊做上下運動，當所述密封閥塊的下表面與所述脈沖流道重合時，所述脈沖流道被密封，當所述密封閥塊的下表面與所述限位卡槽重合時，所述脈沖流道為暢通的，使得所述脈沖流道周期地暢通或被密封，產生脈沖射流；在所述地面泥漿栗的排量小于預設排量時，所述密封閥塊被限定在所述限位卡槽內，所述脈沖流道一直暢通，不產生脈沖射流。
[0005]在一個實施例中，所述偏心軸的數量、所述密封閥塊的數量、所述限位卡槽的數量以及所述脈沖流道的數量均為2至10個。
[0006]在一個實施例中，所述密封閥塊的形狀、所述限位卡槽的形狀以及所述脈沖流道的形狀相同，且所述限位卡槽的尺寸大于所述密封閥塊的尺寸，所述密封閥塊的尺寸大于所述脈沖流道的尺寸。
[0007]在一個實施例中，所述限位卡槽的形狀是四方體，該四方體下表面的四邊形包括兩條圓弧線段和兩條直線段，所述兩條直線段的延長線的焦點為所述限位卡槽所在圓的圓心，所述兩條直線段設有預設倒角，所述密封閥塊的下表面與所述限位卡槽的下表面相匹配。
[0008]在一個實施例中，所述密封閥塊固定在所述偏心軸的第二端所形成圓的半徑與所述預設距離相等。
[0009]在一個實施例中，所述彈性介質的彈性距離與所述限位卡槽的深度相等。
[0010]在一個實施例中，還包括:安全流道，設置在所述密封閥板的中心處，是用于流動鉆井液的通道。
[0011]在一個實施例中，所述安全流道的直徑為5至35毫米。
[0012]在一個實施例中，所述產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的材質為金屬。
[0013]在一個實施例中，所述外殼體為圓柱體，所述外殼體設有所述動力輸入軸的一端連接上部鉆柱，所述外殼體的另一端連接下部鉆頭。
[0014]在本發(fā)明實施例中，動力輸入軸連接渦輪的動力輸出軸，動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應，使得產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的工作狀態(tài)根據地面泥漿栗排量的變化而變化，例如，當地面泥漿栗的排量大于預設排量時，動力輸入軸輸出的能量足夠帶動中心軸旋轉，進而密封閥塊隨中心軸旋轉，在旋轉的同時，通過中心軸帶動密封閥塊做上下運動，密封閥塊周期性地與脈沖流道重合，使得脈沖流道周期地暢通或被密封，共軛旋轉密封閥開啟，脈沖流道可以產生脈沖射流，當地面泥漿栗的排量小于預設排量時，密封閥塊被限定在限位卡槽內，確保脈沖流道保持暢通，共軛旋轉密封閥關閉，脈沖流道不產生脈沖射流，因此實現了可以通過控制地面泥漿栗的排量來控制上述產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的開啟和關閉，從而可以從根本上提高產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的安全性，有利于避免地表泥漿栗栗壓異?；虮锢酢?br>【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0016]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的剖面示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種密封閥板的結構示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實施例提供的一種脈沖流道被密封的示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實施例提供的一種脈沖流道暢通的示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明實施例提供的一種密封閥塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0022]在本發(fā)明實施例中，提供了一種產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥，如圖1所示，該產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥包括:
[0023]外殼體1，所述外殼體內設有孔徑依次減小的通孔，在相鄰兩個通孔中孔徑較大的通孔內設置有動力輸入軸2、中心軸6、連接筒4、彈性介質3、傳扭鍵5、偏心軸7、密封閥塊8以及密封閥板9，其中，
[0024]所述動力輸入軸2的第一端連接渦輪的動力輸出軸，所述動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應；
[0025]所述傳扭鍵5，安放在所述動力輸入軸2第二端的鍵槽孔和所述中心軸6第一端的鍵槽孔中，用于連接所述動力輸入軸的第二端和所述中心軸的第一端；
[0026]所述連接筒4，套接在所述動力輸入軸和所述中心軸的連接處；
[0027]所述彈性介質3，安放在所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔上方的圓孔中，該圓孔與所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔連通；
[0028]所述偏心軸7的第一端固定連接(例如，螺紋連接或焊接)在所述中心軸6的第
_-上山一棲;
[0029]所述密封閥塊8，固定連接(例如，螺紋連接或焊接)在所述偏心軸7的第二端；
[0030]所述密封閥板9，安裝在所述偏心軸第二端的下方、所述相鄰兩個通孔之間的臺階面上，所述密封閥板9上設置有限位卡槽901和脈沖流道902，如圖2所示，所述限位卡槽和所述脈沖流道相間分布在以所述密封閥板的中心為圓心、以預設距離為半徑的圓上，所述限位卡槽是用于限定所述密封閥塊位置的凹槽，所述脈沖流道是用于流動鉆井液的通道，所述偏心軸的數量、所述密封閥塊的數量、所述限位卡槽的數量以及所述脈沖流道的數量均相同；在所述地面泥漿栗的排量大于預設排量時，所述動力輸入軸帶動所述中心軸旋轉，所述密封閥塊隨所述中心軸旋轉，在旋轉的同時，在所述彈性介質的推力作用下所述中心軸帶動所述密封閥塊做上下運動，當所述密封閥塊的下表面與所述脈沖流道重合時，所述脈沖流道被密封(如圖3所示)，當所述密封閥塊的下表面與所述限位卡槽重合時，所述脈沖流道為暢通的(如圖4所示)，使得所述脈沖流道周期地暢通或被密封，產生脈沖射流；在所述地面泥漿栗的排量小于預設排量時，所述密封閥塊被限定在所述限位卡槽內，所述脈沖流道一直暢通，不產生脈沖射流。
[0031]由圖1所示可知，在本發(fā)明實施例中，動力輸入軸連接渦輪的動力輸出軸，動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應，使得產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的工作狀態(tài)根據地面泥漿栗排量的變化而變化，例如，當地面泥漿栗的排量大于預設排量時，動力輸入軸輸出的能量足夠帶動中心軸旋轉，進而密封閥塊隨中心軸旋轉，在旋轉的同時，通過中心軸帶動密封閥塊做上下運動，密封閥塊周期性地與脈沖流道重合，使得脈沖流道周期地暢通或被密封，共軛旋轉密封閥開啟，脈沖流道可以產生脈沖射流，當地面泥漿栗的排量小于預設排量時，密封閥塊被限定在限位卡槽內，確保脈沖流道保持暢通，共軛旋轉密封閥關閉，脈沖流道不產生脈沖射流，因此實現了可以通過控制地面泥漿栗的排量來控制上述產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的開啟和關閉，從而可以從根本上提高產生脈沖射流的共軛旋轉密封閥的安全性，有利于避