横向振动减阻钻井工具制造技术

本发明专利技术为一种横向振动减阻钻井工具，包括中空的工具壳体，所述工具壳体内同轴转动套设中空的中心轴，所述中心轴的外壁与所述工具壳体的内壁之间呈径向间隔设置构成钻井液环空流道，所述钻井液环空流道内位于所述中心轴的两端设置能带动所述中心轴转动的驱动结构，所述中心轴的中部设置能转动产生横向振动的偏心部。该横向振动减阻钻井工具通过内部偏心部产生的横向振动改善钻柱与井壁之间的相对运动过程，降低钻柱和井壁之间的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高机械钻速。

【技术实现步骤摘要】
横向振动减阻钻井工具
本专利技术涉及石油开发领域钻井工具，尤其涉及一种横向振动减阻钻井工具。
技术介绍
随着现有钻井技术的发展，水平井的勘探开发比例越来越高。在水平井的勘探开发过程中，钻具由于重力作用紧贴在井壁上，使得钻柱在钻进过程中的摩擦阻力很大，较大的摩擦阻力会消耗很大一部分的钻压，使得钻压不能很好的施加到钻头处，严重影响钻进，降低机械钻速，限制水平井的延伸长度。降低水平井的摩擦阻力是目前钻井工程中所亟需解决的问题之一。为了解决该问题，国内外一些学者研制了水力振荡器，该类工具主要是通过给钻柱施加轴向的往复振动载荷，增加钻柱和井壁之间的相对运动速度，通过降低钻柱和井壁之间的摩擦系数来减小摩擦阻力。但是，大部分水力振荡器是通过螺杆马达带动内部的配流盘转动，工具的压耗较大，在钻井作业中，过高的压耗会使得钻头处的水压较小，影响钻井液的携岩及辅助破岩的能力，不利于钻井作业。目前的水平井的水平长度一般都很长，采用一个水力振荡器的减阻效果有限，由于过高压耗问题，在钻井过程中很难同时使用多个水力振荡器，导致钻井效率低下。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种横向振动减阻钻井工具，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种横向振动减阻钻井工具，克服现有技术中存在的钻柱与井壁摩擦力大、机械钻速低等问题，该横向振动减阻钻井工具通过内部偏心部产生的横向振动改善钻柱与井壁之间的相对运动过程，降低钻柱和井壁之间的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高机械钻速。本专利技术的目的是这样实现的，一种横向振动减阻钻井工具，包括中空的工具壳体，所述工具壳体内同轴转动套设中空的中心轴，所述中心轴的外壁与所述工具壳体的内壁之间呈径向间隔设置构成钻井液环空流道，所述钻井液环空流道内位于所述中心轴的两端设置能带动所述中心轴转动的驱动结构，所述中心轴的中部设置能转动产生横向振动的偏心部。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述偏心部为所述中心轴的外壁上外凸设置的偏心锤结构。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动结构包括所述中心轴的外壁一端设置的轴向固定的第一涡轮结构，所述驱动结构还包括所述中心轴的外壁另一端设置的轴向固定的第二涡轮结构。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第一台阶部，所述第一涡轮结构靠近所述第一台阶部的一端轴向顶抵设置第一扶正轴承，所述第一扶正轴承和所述第一台阶部之间顶抵设置能轴向固定第一扶正轴承外圈的第一垫圈，所述中心轴上固定套设能轴向固定第一扶正轴承内圈的第一螺母；所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第二台阶部，所述中心轴的外壁上设置直径呈增大设置的第三台阶部，所述第一涡轮结构的另一端轴向顶抵设置PDC止推轴承，PDC止推轴承外圈的另一端轴向顶抵于所述第二台阶部上，PDC止推轴承内圈的另一端轴向顶抵于所述第三台阶部上。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第四台阶部，所述中心轴的外壁上与所述第四台阶部相对的位置设置直径呈增大设置的第五台阶部，所述第二涡轮结构的一端轴向顶抵于所述第四台阶部和所述第五台阶部上，所述第二涡轮结构的另一端轴向顶抵设置第二扶正轴承，所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第六台阶部，所述第二扶正轴承和所述第六台阶部之间顶抵设置能轴向固定第二扶正轴承外圈的套筒，所述中心轴上固定套设能轴向固定第二扶正轴承内圈的第二螺母。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述中心轴的轴向两端呈对称设置。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一涡轮结构和所述第二涡轮结构呈相同设置。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一涡轮结构和所述第二涡轮结构均包括4至8副涡轮副。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述工具壳体包括依次密封连接的中空的第一接头、第二接头和第三接头，所述第一接头靠近所述第二接头的一端套设于所述第二接头内，所述第一接头的端面构成所述第一台阶部，所述第二接头的内壁上设置所述第二台阶部和所述第四台阶部，所述第三接头靠近所述第二接头的一端套设于所述第二接头内，所述第三接头的端面构成所述第六台阶部。由上所述，本专利技术的横向振动减阻钻井工具具有如下有益效果：本专利技术的横向振动减阻钻井工具中，以钻井液为驱动介质，通过驱动结构转换一部分液动能为机械能，偏心部随中心轴高速转动的同时形成横向振动并作用在钻柱的外壁上，改善钻柱与井壁之间的相对运动过程，降低钻柱和井壁之间的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高机械钻速；横向振动减阻钻井工具所消耗的压降较小，频率较高，可以在钻井过程中，在不同的位置放置多个该工具使用；横向振动减阻钻井工具的横向振动由偏心部的转动实现，不会产生流体的波动，不会影响泥浆脉动发生器的信号输出；本专利技术的横向振动减阻钻井工具具有结构简单、可靠性高、压降小的特点，有利于推广应用。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：图1：为本专利技术的横向振动减阻钻井工具的结构示意图。图2：为本专利技术的中心轴的示意图。图中：100、横向振动减阻钻井工具；1、工具壳体；11、第一接头；12、第二接头；13、第三接头；2、中心轴；21、偏心部；31、第一涡轮结构；32、第二涡轮结构；41、第一台阶部；42、第二台阶部；43、第三台阶部；44、第四台阶部；45、第五台阶部；46、第六台阶部；51、第一扶正轴承；52、PDC止推轴承；53、第二扶正轴承；61、第一垫圈；62、第一螺母；63、套筒；64、第二螺母。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1、图2所示，本专利技术提供一种横向振动减阻钻井工具100，钻井过程中串接于水平井水平段的钻杆上，采用钻井液为驱动介质；横向振动减阻钻井工具100包括中空的工具壳体1，工具壳体1内同轴转动套设中空的中心轴2，中心轴2的外壁与工具壳体1的内壁之间呈径向间隔设置构成钻井液环空流道，钻井液环空流道内位于中心轴2的两端设置能带动中心轴转动的驱动结构，中心轴2的中部设置能转动产生横向振动的偏心部21。本专利技术的横向振动减阻钻井工具中，偏心部21随中心轴2高速转动产生离心力，使得钻柱作用在井壁上的正压力出现往复的波动，该波动使钻柱和井壁之间的摩擦力出现往复的波动，波动过程中产生较小的摩擦力，该摩擦力使得钻柱更容易运动，改善钻柱与井壁之间的相对运动过程，降低钻柱和井壁之间的摩擦阻力，提升水平井水平延伸及提高机械钻速。本专利技术的横向振动减阻钻井工具中，以钻井液为驱动介质，通过驱动结构转换一部分液动能为机械能，偏心部随中心轴高速转动的同时形成横向振动并作用在钻柱的外壁上，改善钻柱与井壁之间的相对运动过程，降低钻柱和井壁之间的摩擦阻力，提升水平井水平延伸并提高机械钻速；横向振动减阻钻井工具所消耗的压降较小，频率较高，可以在钻井过程中，在不同的位置放置多个该工具使用；横向振动减阻钻井工具的横向振动由偏心部的转动实现，不会产生流体的波动，不会影响泥浆脉动发生器(钻井过程中使用的发生器，现有技术)的信号输出；本专利技术的横向振动减阻钻井工具具有结构简单、可靠性高、压降小的特点，有利于推广应用。进一步，如图2所示，偏心部21为中心轴的外壁上外凸设置的偏心锤结构。进一步，如图1所示，驱动结构包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种横向振动减阻钻井工具，其特征在于，包括中空的工具壳体，所述工具壳体内同轴转动套设中空的中心轴，所述中心轴的外壁与所述工具壳体的内壁之间呈径向间隔设置构成钻井液环空流道，所述钻井液环空流道内位于所述中心轴的两端设置能带动所述中心轴转动的驱动结构，所述中心轴的中部设置能转动产生横向振动的偏心部。

【技术特征摘要】
1.一种横向振动减阻钻井工具，其特征在于，包括中空的工具壳体，所述工具壳体内同轴转动套设中空的中心轴，所述中心轴的外壁与所述工具壳体的内壁之间呈径向间隔设置构成钻井液环空流道，所述钻井液环空流道内位于所述中心轴的两端设置能带动所述中心轴转动的驱动结构，所述中心轴的中部设置能转动产生横向振动的偏心部。2.如权利要求1所述的横向振动减阻钻井工具，其特征在于，所述偏心部为所述中心轴的外壁上外凸设置的偏心锤结构。3.如权利要求1所述的横向振动减阻钻井工具，其特征在于，所述驱动结构包括所述中心轴的外壁一端设置的轴向固定的第一涡轮结构，所述驱动结构还包括所述中心轴的外壁另一端设置的轴向固定的第二涡轮结构。4.如权利要求3所述的横向振动减阻钻井工具，其特征在于，所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第一台阶部，所述第一涡轮结构靠近所述第一台阶部的一端轴向顶抵设置第一扶正轴承，所述第一扶正轴承和所述第一台阶部之间顶抵设置能轴向固定第一扶正轴承外圈的第一垫圈，所述中心轴上固定套设能轴向固定第一扶正轴承内圈的第一螺母；所述工具壳体内设置直径呈减小设置的第二台阶部，所述中心轴的外壁上设置直径呈增大设置的第三台阶部，所述第一涡轮结构的另一端轴向顶抵设置PDC止推轴承，PDC止推轴承外圈的另一端轴向顶抵于所述第二台阶部上，PDC止推轴承内圈的另一端轴向顶抵于所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：查春青，柳贡慧，李军，汪伟，席岩，
申请(专利权)人：北京工业大学，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11