脈沖射流提速接頭的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及鉆井技術(shù)領域，特別涉及一種脈沖射流提速接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井工程最重要的一步是破碎巖石。破碎巖石所需要的能量來自地表，能量通過鉆井液、鉆桿傳遞到下部鉆頭，鉆頭直接破巖。過去幾十年間出現(xiàn)了一批技術(shù)用于提高鉆頭破巖效率，脈沖射流提速技術(shù)就是其中一種。脈沖射流提速技術(shù)是將鉆井液的連續(xù)流動轉(zhuǎn)換成一定頻率的間歇流動。通過這種轉(zhuǎn)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(shù)有效地提高了鉆井機械鉆速。
[0003]國內(nèi)脈沖鉆井技術(shù)也得到較為廣泛的推廣應用，取得較好的提速效果。傳統(tǒng)的脈沖鉆井技術(shù)多為脈沖鉆頭技術(shù)，由于鉆頭尺寸限制，使得脈沖射流在振幅和脈沖頻率的調(diào)制方面存在較多限制。脈沖射流頻率多為隨流量變化值，且無法調(diào)節(jié)，導致脈沖射流鉆井技術(shù)未能最大限度的發(fā)揮作用。隨著當前井深增加，需更大限度的發(fā)揮脈沖射流的效能，使脈沖射流技術(shù)根據(jù)地層特性需求對頻率和幅值進行適當?shù)恼{(diào)整。雖然現(xiàn)有技術(shù)中提供了頻率可調(diào)脈沖提速工具，現(xiàn)場應用效果也較好，但是在現(xiàn)場使用過程中，由于受循環(huán)介質(zhì)中雜質(zhì)含量、粒徑大小等因素的影響，存在地表栗壓異常升高或憋栗的風險。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型實施例提供了一種脈沖射流提速接頭，在實現(xiàn)調(diào)整脈沖射流的頻率和脈沖幅值的同時，提高脈沖射流提速接頭的安全性，以避免出現(xiàn)地表栗壓異常升高或憋栗的現(xiàn)象。該脈沖射流提速接頭包括:外殼體，所述外殼體內(nèi)設有孔徑依次減小的通孔，在相鄰三個通孔中孔徑最大的通孔內(nèi)設置有軸承、上固定孔板、下固定孔板、導流葉片、配合筒以及空心軸，在所述相鄰三個通孔中位于中間的通孔中設置有偏心軸、轉(zhuǎn)動密封塊以及周期導流板，在所述相鄰三個通孔中孔徑最小的通孔中設置有諧振脈沖腔，其中，所述下固定孔板水平固定在所述孔徑最大的通孔和所述位于中間的通孔之間的臺階面上；所述上固定孔板在所述下固定孔板的上方、與所述下固定孔板相隔預設距離處水平固定，所述上固定孔板和所述下固定孔板的中心處均設有圓孔，所述上固定孔板和所述下固定孔板上均設有流道，所述流道是流動鉆井液的通道；所述軸承安裝在所述上固定孔板和所述下固定孔板的圓孔中；所述空心軸與所述軸承的內(nèi)徑面連接，所述空心軸內(nèi)部設有軸通孔，所述空心軸的長度大于所述預設距離，所述空心軸與所述上固定孔板連接的第一端與所述上固定孔板的上表面同平面；所述導流葉片固定在所述上固定孔板和所述下固定孔板之間的空心軸上，成上下兩層分布；所述配合筒安裝在所述上固定孔板和所述下固定孔板之間、所述導流葉片和外殼體的內(nèi)腔壁之間；所述偏心軸的第一端固定在所述空心軸的第二端上；所述轉(zhuǎn)動密封塊固定在所述偏心軸的第二端上；所述周期導流板固定在所述偏心軸的第二端下方、所述位于中間的通孔與所述孔徑最小的通孔之間的臺階面上，所述周期導流板上設有擾流通孔，所述擾流通孔是流動鉆井液的通道，所述轉(zhuǎn)動密封塊的數(shù)量、所述偏心軸的數(shù)量和所述擾流通孔的數(shù)量相同，在鉆井液通過所述上固定孔板上的流道沖擊所述導流葉片時，所述空心軸帶動所述偏心軸旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)動密封塊隨所述偏心軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，所述轉(zhuǎn)動密封塊與所述擾流通孔重合時，所述擾流通孔被密封，否則，所述擾流通孔暢通，使得所述擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；所述諧振脈沖腔內(nèi)設有階梯孔，用于放大所述脈沖流體的脈沖振幅。
[0005]在一個實施例中，所述周期導流板的中心處設有安全通孔，該安全通孔是流動鉆井液的通道。
[0006]在一個實施例中，所述安全通孔的直徑是10毫米至15毫米。
[0007]在一個實施例中，所述外殼體為圓柱形，所述外殼體內(nèi)孔徑大的一端與鉆井管柱連接，所述外殼體的另一端與鉆頭連接。
[0008]在本實用新型中，通過將鉆井液的動能轉(zhuǎn)化為空心軸的旋轉(zhuǎn)機械能，使得擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；通過調(diào)整導流葉片的數(shù)量可以實現(xiàn)調(diào)整脈沖流體的頻率，通過調(diào)整諧振脈沖腔，可以實現(xiàn)調(diào)整脈沖流體的脈沖振幅，進而可以根據(jù)地層特性，調(diào)整脈沖流體的頻率和脈沖振幅，達到提高破巖效率和鉆井速度的目的；同時，空心軸內(nèi)部的軸通孔是保持暢通的，鉆井液可以通過軸通孔流動，提高了脈沖射流提速接頭的應用安全性，以避免出現(xiàn)地表栗壓異常升高或憋栗的現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0009]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0010]圖1是本實用新型實施例提供的一種脈沖射流提速接頭的剖面示意圖；
[0011]圖2是本實用新型實施例提供的一種周期導流板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本實用新型實施例提供的一種擾流通孔被密封的示意圖；
[0013]圖4是本實用新型實施例提供的一種擾流通孔暢通的示意圖；
[0014]圖5是本實用新型實施例提供的一種轉(zhuǎn)動密封塊在不同位置產(chǎn)生的脈沖壓力的示意圖；
[0015]圖6是本實用新型實施例提供的一種諧振脈沖腔放大后的脈沖射流的脈沖振幅的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施方式和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施方式及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0017]在本實用新型實施例中，提供了一種脈沖射流提速接頭，如圖1所示，該脈沖射流提速接頭包括:外殼體1，所述外殼體1內(nèi)設有孔徑依次減小的通孔，在相鄰三個通孔中孔徑最大的通孔內(nèi)設置有軸承2、上固定孔板3、下固定孔板6、導流葉片4、配合筒5以及空心軸7，在所述相鄰三個通孔中位于中間的通孔中設置有偏心軸9、轉(zhuǎn)動密封塊8以及周期導流板10，在所述相鄰三個通孔中孔徑最小的通孔中設置有諧振脈沖腔11，其中，
[0018]所述下固定孔板6水平固定在所述孔徑最大的通孔和所述位于中間的通孔之間的臺階面上；
[0019]所述上固定孔板3在所述下固定孔板6的上方、與所述下固定孔板相隔預設距離處水平固定，所述上固定孔板和所述下固定孔板的中心處均設有圓孔，所述上固定孔板和所述下固定孔板上均設有流道，所述流道是流動鉆井液的通道；
[0020]所述軸承2安裝在所述上固定孔板和所述下固定孔板的圓孔中；
[0021]所述空心軸7與所述軸承2的內(nèi)徑面連接，所述空心軸內(nèi)部設有軸通孔701，所述空心軸的長度大于所述預設距離，所述空心軸與所述上固定孔板連接的第一端與所述上固定孔板的上表面同平面；
[0022]所述導流葉片4固定在所述上固定孔板和所述下固定孔板之間的空心軸上，成上下兩層分布；
[0023]所述配合筒5安裝在所述上固定孔板和所述下固定孔板之間、所述導流葉片和外殼體的內(nèi)腔壁之間；
[0024]所述偏心軸9的第一端固定在所述空心軸的第二端上；
[0025]所述轉(zhuǎn)動密封塊8固定在所述偏心軸的第二端上；
[0026]所述周期導流板10固定在所述偏心軸的第二端下方、所述位于中間的通孔與所述孔徑最小的通孔之間的臺階面上，如圖2所示，所述周期導流板10上設有擾流通孔101，所述擾流通孔101是流動鉆井液的通道，所述轉(zhuǎn)動密封塊的數(shù)量、所述偏心軸的數(shù)量和所述擾流通孔的數(shù)量相同，在鉆井液通過所述上固定孔板上的流道沖擊所述導流葉片時，所述空心軸帶動所述偏心軸旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)動密封塊隨所述偏心軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，如圖3所示，所述轉(zhuǎn)動密封塊與所述擾流通孔重合時，所述擾流通孔被密封，否則，如圖4所示，所述擾流通孔暢通，使得所述擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；
[0027]所述諧振脈沖腔11內(nèi)設有階梯孔，用于放大所述脈沖流體的脈沖振幅。
[0028]由圖1所示可知，在本實用新型實施例中，通過將鉆井液的動能轉(zhuǎn)化為空心軸的旋轉(zhuǎn)機械能，使得擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；通過調(diào)整導流葉片的數(shù)量可以實現(xiàn)調(diào)整脈沖流體的頻率，通過調(diào)整諧振脈沖腔，可以