專(zhuān)利名稱(chēng)：水力脈沖振動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆井完井階段用的水力脈沖振動(dòng)器，主要用于提高石油鉆井中直井、定向井和大位移井的固井質(zhì)量，屬于石油機(jī)械設(shè)備。
技術(shù)背景目前，在固井施工中提高水泥膠結(jié)質(zhì)量主要有兩種方法，一種是采用化學(xué)方法，如在水泥基漿中加入化學(xué)添加劑形成不同體系的水泥漿；另一種是采用機(jī)械物理方法，如采用在套管柱加放扶正器，利用機(jī)泵設(shè)備提高頂替排量。采用機(jī)械物理方法只能影響某些固井指標(biāo)，在部分固井指標(biāo)改善的同時(shí)(如縮短固井周期)，會(huì)使另一部分指標(biāo)下降(如固井質(zhì)量下降)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)便能整體提高固井質(zhì)量的新型固井工具，可有效克服目前機(jī)械方法中不能較全面提高固井質(zhì)量的難題，依靠機(jī)械能轉(zhuǎn)化為振動(dòng)波，部分達(dá)到化學(xué)方法才能產(chǎn)生的固井效果，有利于全面提高固井質(zhì)量，且實(shí)現(xiàn)的成本低。
本實(shí)用新型的水力脈沖振動(dòng)器利用產(chǎn)生振動(dòng)波提高固井質(zhì)量，它能同時(shí)調(diào)節(jié)水泥漿和鉆井液的工藝性能。振動(dòng)產(chǎn)生的能量可以使套管柱中產(chǎn)生橫向振蕩，橫向振蕩轉(zhuǎn)化為波場(chǎng)，水力脈沖使水泥漿在環(huán)空上返時(shí)帶有波及能量，對(duì)井壁和套管外壁產(chǎn)生高速?zèng)_洗，可以提高水泥漿第一界面(套管與水泥漿)和第二界面(水泥漿與井壁)的固井質(zhì)量。本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種水力脈沖振動(dòng)器由圓柱狀殼體和置于殼體內(nèi)腔的振動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成，殼體的兩端分別車(chē)有套管扣，可連接套管或其它固井設(shè)備，其特征在于振動(dòng)構(gòu)件由卡簧固定在殼體內(nèi)，振動(dòng)構(gòu)件由分流罩、渦輪、復(fù)位彈簧、上振動(dòng)片、滑柱和下振動(dòng)片構(gòu)成，分流罩開(kāi)有進(jìn)液孔，分流罩中心的上軸承和下振動(dòng)片中心的下軸承分別連接渦輪軸的兩端，復(fù)位彈簧和上振動(dòng)片從上至下以渦輪軸為中心安裝在渦輪下部的渦輪軸上，棱面或滑柱分別設(shè)置在上振動(dòng)片的底面或下振動(dòng)片的頂面，棱面與滑柱緊密接觸，上振動(dòng)片和下振動(dòng)片分別開(kāi)有通孔。
上述結(jié)構(gòu)中，上振動(dòng)片底面設(shè)有棱面，滑柱安裝在下振動(dòng)片的上部圓周邊上并高出下振動(dòng)片頂面。振動(dòng)構(gòu)件與殼體的內(nèi)壁之間采用密封圈密封，即分流罩與殼體的內(nèi)壁之間，下振動(dòng)片和殼體的內(nèi)壁之間都采用密封圈密封。棱面上的棱呈中心放射狀。上振動(dòng)片和下振動(dòng)片分別開(kāi)有4個(gè)通孔。
上述結(jié)構(gòu)中，上振動(dòng)片底面周邊也可安裝滑柱，則對(duì)應(yīng)的其下振動(dòng)片的頂面可設(shè)置成棱面，同樣可起到振動(dòng)效果。
本實(shí)用新型的工作原理。將水力脈沖振動(dòng)器放在套管鞋上方，用套管柱下入井內(nèi)。在循環(huán)、注灰和頂替等過(guò)程中，鉆井液、水泥漿沿套管通過(guò)分流罩上的進(jìn)液孔注入到振動(dòng)器的振動(dòng)構(gòu)件內(nèi)，液體流動(dòng)帶動(dòng)渦輪軸上的渦輪旋轉(zhuǎn)，上振動(dòng)片可以上下滑動(dòng)和傳遞扭矩，此時(shí)受渦流帶動(dòng)，上振動(dòng)片也開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，彈簧將上振動(dòng)片向下壓緊，上振動(dòng)片的棱面與滑柱緊密接觸，使上振動(dòng)片產(chǎn)生周期性的軸向移動(dòng)。當(dāng)上振動(dòng)片處于上位時(shí)，下振動(dòng)片的通孔和上振動(dòng)片的通孔對(duì)準(zhǔn)，此時(shí)水泥漿流動(dòng)通暢，而當(dāng)上振動(dòng)片處于下位時(shí)，上下發(fā)生孔眼移位，從而產(chǎn)生脈動(dòng)液力沖擊。
水力脈沖振動(dòng)器在高壓流體作用下產(chǎn)生振動(dòng)波。引起三種振動(dòng)包括套管徑向水擊振動(dòng)、套管縱向振動(dòng)、井底環(huán)空液體的壓力脈沖。由于振動(dòng)改變流體的性質(zhì)(流態(tài)、流變性)，提高了水泥界面的膠結(jié)強(qiáng)度，縮短了水泥漿的膠凝時(shí)間而易于早強(qiáng)，減弱或消除水泥漿的靜切力，提高頂替效率，提高了固井質(zhì)量。


圖1、水力脈沖振動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，殼體1、下振動(dòng)片2、滑柱3、上振動(dòng)片4、復(fù)位彈簧5、渦輪6、分流罩7、卡簧8、上軸承9、下軸承10、密封圈11、渦輪軸12、進(jìn)液孔13、通孔14、棱面15。
圖2、圖1中水力脈沖振動(dòng)器的A-A剖面圖圖3、圖1中水力脈沖振動(dòng)器的B-B剖面圖具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)實(shí)際采用的水力脈沖振動(dòng)器結(jié)構(gòu)予以說(shuō)明。一種水力脈沖振動(dòng)器由圓柱狀殼體1和置于殼體內(nèi)腔的振動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成，殼體的兩端分別車(chē)有套管扣，上部可連接套管，下部可連接其它固井設(shè)備，振動(dòng)構(gòu)件由卡簧8固定在殼體1內(nèi)，振動(dòng)構(gòu)件由分流罩7、渦輪6、復(fù)位彈簧5、上振動(dòng)片4、滑柱3和下振動(dòng)片2構(gòu)成，分流罩7開(kāi)有進(jìn)液孔13，分流罩13中心的上軸承9和下振動(dòng)片2中心的下軸承10分別連接渦輪軸12的兩端，復(fù)位彈簧5和上振動(dòng)片2從上至下以渦輪軸12為中心安裝在渦輪6下部的渦輪軸12上，上振動(dòng)片2底面設(shè)有棱面15，滑柱3安裝在下振動(dòng)片4的上部圓周邊上并高出下振動(dòng)片頂面，棱面與滑柱緊密接觸，上振動(dòng)片和下振動(dòng)片分別四個(gè)通孔14，分流罩7與殼體1的內(nèi)壁之間，下振動(dòng)片2和殼體1的內(nèi)壁之間都采用密封圈11密封，棱面15上的棱呈中心放射狀。
本實(shí)用新型振動(dòng)器的振動(dòng)方向和水力脈沖的傳播與井軸一致，從而在水泥漿流中產(chǎn)生劇烈的高頻水力脈沖，脈沖帶動(dòng)水泥顆粒做振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。水泥漿失水量減少，凝固時(shí)間縮短，提高水泥石的強(qiáng)度性能及與巖石和套管的膠結(jié)接觸力，降低了水泥石的滲透能力。
權(quán)利要求1.一種水力脈沖振動(dòng)器由圓柱狀殼體(1)和置于殼體(1)內(nèi)腔的振動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成，殼體的兩端分別車(chē)有套管扣，其特征在于振動(dòng)構(gòu)件由卡簧(8)固定在殼體(1)內(nèi)，振動(dòng)構(gòu)件由分流罩(7)、渦輪(6)、復(fù)位彈簧(5)、上振動(dòng)片(4)、滑柱(3)和下振動(dòng)片(2)構(gòu)成，分流罩(7)開(kāi)有進(jìn)液孔(13)，分流罩(7)中心的上軸承(9)和下振動(dòng)片(2)中心的下軸承(10)分別連接渦輪軸(12)的兩端，復(fù)位彈簧(5)和上振動(dòng)片(2)從上至下以渦輪軸(12)為中心安裝在渦輪(6)下部的渦輪軸(12)上，棱面(15)或滑柱(3)分別設(shè)置在上振動(dòng)片(4)的底面或下振動(dòng)片(2)的頂面，棱面(15)與滑柱(3)緊密接觸，上振動(dòng)片(2)和下振動(dòng)片(4)分別開(kāi)有通孔(14)，振動(dòng)構(gòu)件與殼體(1)的內(nèi)壁之間采用密封圈(11)密封。
2.如權(quán)利要求1所述振動(dòng)構(gòu)件與殼體(1)的內(nèi)壁之間采用密封圈(11)密封，其特征在于分流罩(7)與殼體(1)的內(nèi)壁之間，下振動(dòng)片(2)和殼體(1)的內(nèi)壁之間均采用密封圈(11)密封。
3.如權(quán)利要求1所述的棱面(15)或滑柱(3)分別設(shè)置在上振動(dòng)片(4)的底面或下振動(dòng)片(2)的頂面，其特征在于上振動(dòng)片(4)底面設(shè)有棱面(15)，滑柱(3)安裝在下振動(dòng)片(2)的頂面圓周上并高出下振動(dòng)片(2)頂面。
4.如權(quán)利要求1所述的棱面(15)或滑柱(3)分別設(shè)置在上振動(dòng)片(4)的底面或下振動(dòng)片(2)的頂面，其特征在于上振動(dòng)片(4)底面周邊安裝滑柱(3)，下振動(dòng)片(4)的頂面設(shè)有棱面(15)。
5.如權(quán)利要求1所述的棱面(15)，其特征在于棱面上的棱呈中心放射狀。
6.如權(quán)利要求1所述的上振動(dòng)片(4)和下振動(dòng)片(2)分別開(kāi)有通孔(14)，其特征在于上、下振動(dòng)片分別開(kāi)有四個(gè)相互對(duì)應(yīng)的通孔(14)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種鉆井完井階段用的水力脈沖振動(dòng)器，主要用于提高石油鉆井中直井、定向井和大位移井的固井質(zhì)量。目前機(jī)械方法不能較全面提高固井質(zhì)量，本實(shí)用新型利用產(chǎn)生振動(dòng)波調(diào)節(jié)水泥漿和鉆井液的工藝性能。水力脈沖振動(dòng)器由殼體和殼體內(nèi)腔的振動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成，振動(dòng)構(gòu)件由分流罩、渦輪、復(fù)位彈簧、上振動(dòng)片、滑柱和下振動(dòng)片構(gòu)成。液體流動(dòng)帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，彈簧將上振動(dòng)片向下壓緊，上振動(dòng)片產(chǎn)生周期性的軸向移動(dòng)，振蕩轉(zhuǎn)化為波場(chǎng)。利用本實(shí)用新型，可使得水泥漿失水量減少，凝固時(shí)間縮短，提高水泥石的強(qiáng)度性能，增強(qiáng)水泥石與巖石和套管的膠結(jié)接觸力，降低了水泥石的滲透能力。
文檔編號(hào)E21B33/13GK2693945SQ20032012957
公開(kāi)日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者齊月魁, 王曉林, 徐學(xué)軍, 李洪俊 申請(qǐng)人:大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司, 大港油田集團(tuán)鉆采工藝研究院