一种用于井下钻井工具的水力振荡器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于井下钻井工具的水力振荡器，包括外壳组件、作用力发生机构、振荡机构和芯轴。作用力发生机构包括：布置在外壳组件内的传动轴；布置在传动轴上的阀盘机构，其包括定阀盘和动阀盘，动阀盘设置成能由传动轴驱动旋转，从而使阀盘机构的过流面积呈周期性变化；以及形成于外壳组件和传动轴之间的钻井液分流单元。振荡机构包括：与定阀盘固定连接的内套；以及安装在内套和外壳组件之间的弹性件，其两端分别与所述定阀盘和所述外壳组件抵接。芯轴的上游端与内套固定连接，下游端延伸到外壳组件之外，用于与下部钻具相连。用于与下部钻具相连。用于与下部钻具相连。

【技术实现步骤摘要】
一种用于井下钻井工具的水力振荡器


[0001]本专利技术涉及石油工业机械
，具体地涉及一种用于井下钻井工具的水力振荡器。

技术介绍

[0002]目前，国内外对于石油天然气的需求越来越大，许多开采难度较大的储藏油气逐渐进入开发阶段，以提高石油天然气产量，从而满足人们日益增长的能源需求。同时，石油钻井技术不断发展，大量的新型井下工具不断被研发使用，使得非常规结构井的钻探成为可能。尤其是大位移井、多分支水平井、大斜度井等复杂结构井的出现，使得以前不具备开采条件的油气逐渐被开发，并且复杂结构井的数量也逐渐增多。
[0003]在这种情况下，如何实现快速钻进和提高水平段长度成为关注的焦点。然而，由于井斜角较大造成钻柱和井壁之间的摩阻较大，钻压传递效率低，严重限制了钻进速度，也容易引起压差卡钻等井下故障。尤其是在滑动钻进时，无法给钻头施加真实有效的钻压，这就降低了钻井效率，并且延长了钻井周期。
[0004]为了解决上述问题，国内外许多公司相继研发了各自的水力振荡器，用于提高钻井效率。水力振荡器主要应用于石油天然气钻井工程，用于使钻具在轴向上产生振动，将静摩擦力转变成动摩擦力，降低钻具钻钻进过程中与井壁之间的摩阻，实现钻头的高效破岩。
[0005]然而，目前的水力振荡器均存在一些问题，无法有效地产生振动而静摩擦力转变成动摩擦力。因此，需要研发一种新型的水力振荡器。

技术实现思路

[0006]针对如上所述的技术问题，本专利技术旨在提供一种用于井下钻井工具的水力振荡器。
[0007]根据本专利技术，提供了一种用于井下钻井工具的水力振荡器，包括上游端用于与上部钻具连接的外壳组件、设置在所述外壳组件的作用力发生机构；设置在所述作用力发生机构的下游的振荡机构；以及芯轴。其中，作用力发生机构包括：同心布置在所述外壳组件内的中空的传动轴；布置在所述传动轴上的阀盘机构，其中，所述阀机构包括定阀盘和动阀盘，所述动阀盘设置成能由所述传动轴驱动旋转，从而使所述阀盘机构的过流面积呈周期性变化；以及形成于所述外壳组件和传动轴之间的钻井液分流单元，其包括安装在所述外壳组件内的连接头、安装在所述连接头内部的分流件、套设在所述外壳组件内的传力套筒，以及设置在所述连接头的下游并处于所述传力套筒内的涡轮节，其中，所述分流件构造成允许一部分钻井液直接流入所述传动轴内的中心通道而另一部分钻井液经所述涡轮节流入所述中心通道，所述传力套筒的两端分别与所述连接头和定阀盘固定连接，所述涡轮节构造成能够在钻井液的作用下带动所述传动轴旋转。振荡机构包括：与所述定阀盘固定连接的内套；以及安装在所述内套和所述外壳组件之间的弹性件，所述弹性件的两端分别与所述定阀盘和所述外壳组件抵接。芯轴的上游端与所述内套固定连接，下游端延伸到所述
外壳组件之外，用于与下部钻具相连。
[0008]在一个实施例中，所述弹性件包括多组串联在一起的碟簧。
[0009]在一个实施例中，所述外壳组件包括沿轴向方向从上游端向下游端依次设置且固定在一起的缸筒、中接头和外筒，其中，所述弹性件在轴向上位于形成在所述定阀盘和所述中接头之间的间隙内。
[0010]在一个实施例中，在所述内套上设有连通所述间隙和中心通道的平衡孔。
[0011]在一个实施例中，在所述中接头的径向内侧安装有内套外环，所述内套外环的内表面分别与所述内套和所述芯轴固定连接。
[0012]在一个实施例中，在所述弹性件的两端与所述定阀盘的下游端和所述中接头的上游端之间分别设有垫片。
[0013]在一个实施例中，所述分流件构造成套筒件，在所述套筒件的周向壁上设有若干缝隙，从而允许一部分钻井液流入所述涡轮节。所述分流件固定在所述传动轴的上游端，并且在所述传动轴内邻近所述分流件处安装有喷嘴。
[0014]在一个实施例中，所述涡轮节包括定子和转子，所述转子构造成能在钻井液的作用下转动，从而带动所述传动轴旋转。
[0015]在一个实施例中，在所述传力套筒内的所述涡轮节的下游处设有调整环，在所述传动轴的对应于所述调整环的区域内设有通槽，用于将流经所述涡轮节的钻井液引导到所述中心通道。所述动阀盘通过涡轮座与所述传动轴固定在一起，并通过轴承安装在所述定阀盘上。
[0016]在一个实施例中，所述下部钻具为钻杆或钻铤。
[0017]根据本专利技术的水力振荡器包括振荡机构，其能够使钻具在轴向上产生振动，从而将静摩擦力转变成动摩擦力，降低钻具在水平钻进过程中与井壁之间的摩阻，实现钻头的高效破岩。此外，这种水力振荡器还能够避免来自下部钻具的振动传递到振荡机构处而影响振荡机构的正常操作及使用寿命。
附图说明
[0018]下面将参照附图对本专利技术进行说明。
[0019]图1示意性显示了根据本专利技术的用于井下钻井工具的水力振荡器的处于上游的一部分的结构。
[0020]图2示意性显示了根据本专利技术的用于井下钻井工具的水力振荡器的处于中间的一部分的结构。
[0021]图3示意性显示了根据本专利技术的用于井下钻井工具的水力振荡器的处于下游的一部分的结构。
[0022]在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本专利技术的原理，并且未按实际比例绘制。
[0023]另外，在所有图中，相同的附图标记用于表示相同的零部件或结构。
具体实施方式
[0024]以下通过附图来对本专利技术进行介绍。为方便理解，在本申请中，将靠近井口的一端
定义为上端、上游端或相似用语，而将远离井口的一端定义为下端、下游端或相似用语；同时，将沿着水力振荡器的长度方向称为纵向方向、轴向方向或类似用语，而与之垂直的方向称为横向方向、径向方向或类似用语。
[0025]图1到3共同显示了根据本专利技术的用于井下钻井工具的水力振荡器100的结构。容易理解，仅是出于图幅尺寸的原因，将用于井下钻井工具的水力振荡器100分成三个部分在图1到图3分别显示。根据本专利技术的水力振荡器100在图1到3之间的划分仅是示例性的，对本专利技术的保护范围不起任何限制作用。
[0026]如图1到3所示，水力振荡器100包括构造为圆柱形的外壳组件2，其处于水力振荡器100的径向外侧，并包括沿水力振荡器100的轴向方向从上游端向下游端依次设置的缸筒10、中接头50和外筒60。缸筒10的上游端设置成锥形连接扣，其用于与上接头(未示出)连接，并通过上接头与上部钻具(未示出)连接。缸筒10与中接头50以及中接头50与外筒60之间也均可通过锥形连接扣彼此固定地连接。外壳组件2在水力振荡器100的工作期间保持静止，并不发生轴向上的运动或转动。
[0027]如图1所示，在缸筒10的内腔中设有传动轴12，传动轴12与缸筒10同心布置。在传动轴12内设有用于过流钻井液的中心通道11，中心通道11沿轴向方向向下游一直延伸，构成整个水力振荡器100的用于过流钻井液的中心通道。在缸筒10和传动轴12之间设有钻井液分流单元20。钻井液分流单元20包括通过密封圈19密封式安装在缸筒10的内壁上的连接头15。连接头15构造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于井下钻井工具的水力振荡器，包括：外壳组件(2)，其上游端用于与上部钻具连接；设置在所述外壳组件(2)的作用力发生机构(1)，包括：同心布置在所述外壳组件(2)内的中空的传动轴(12)，布置在所述传动轴(12)上的阀盘机构(60)，其中，所述阀机构包括定阀盘(32)和动阀盘(35)，所述动阀盘设置成能由所述传动轴(12)驱动旋转，从而使所述阀盘机构的过流面积呈周期性变化，和形成于所述外壳组件(2)和传动轴(13)之间的钻井液分流单元(20)，其包括安装在所述外壳组件(2)内的连接头(15)、安装在所述连接头内部的分流件(13)、套设在所述外壳组件(2)内的传力套筒(25)，以及设置在所述连接头的下游并处于所述传力套筒内的涡轮节(28)，其中，所述分流件(13)构造成允许一部分钻井液直接流入所述传动轴(12)内的中心通道(11)而另一部分钻井液经所述涡轮节流入所述中心通道(11)，所述传力套筒(25)的两端分别与所述连接头(15)和定阀盘(32)固定连接，所述涡轮节(28)构造成能够在钻井液的作用下带动所述传动轴(12)旋转；设置在所述作用力发生机构(1)的下游的振荡机构(40)，其包括：与所述定阀盘(32)固定连接的内套(44)，和安装在所述内套(44)和所述外壳组件(2)之间的弹性件，所述弹性件的两端分别与所述定阀盘(32)和所述外壳组件(2)抵接；以及芯轴(70)，其上游端与所述内套(44)固定连接，下游端延伸到所述外壳组件(2)之外，用于与下部钻具相连。2.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述弹性件包括多组串联在一起的碟簧(45)。3.根据权利要求2所述的水力振荡器，其特征在于，所述外壳组件(2)包括沿轴向方向从上游端向下游端依次设置且固定在一起的缸筒(10)、中接...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨熙，崔晓杰，赵建军，马兰荣，陈武君，臧艳彬，阮臣良，张东清，程光明，张文平，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：