具有聚能減震功能的新型水力振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，固定安裝在近鉆頭位置，包括減震總成、傳動(dòng)總成、振蕩總成。所述的傳動(dòng)總成前端安裝振蕩總成，后端安裝減震總成，利用多級(jí)吸振環(huán)吸收振蕩器工作時(shí)對(duì)上部工具產(chǎn)生的振動(dòng)，通過(guò)串聯(lián)碟簧與花鍵傳遞鉆壓與扭矩，當(dāng)鉆井液流經(jīng)導(dǎo)流管時(shí)，鉆井液通過(guò)導(dǎo)流管圓周上的導(dǎo)流孔進(jìn)入壓力腔室，再回流至中心流道，使鉆井液壓力發(fā)生脈動(dòng)波動(dòng)，振蕩總成產(chǎn)生振蕩作用。本發(fā)明的具有聚能減震功能的新型水力振蕩器可以產(chǎn)生一定范圍的振蕩頻率，減少鉆頭破巖過(guò)程中鉆具所受的摩阻，同時(shí)能夠自吸收振動(dòng)，降低振蕩總成工作時(shí)對(duì)上部鉆具的影響，從而提高鉆井效率。
【專利說(shuō)明】
具有聚能減震功能的新型水力振蕩器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣鉆探工程領(lǐng)域一種新型井下鉆井工具，特別是具有聚能減震功能的新型水力振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于石油天然氣的需求越來(lái)越大，許多開(kāi)采難度較大的儲(chǔ)藏油氣逐漸進(jìn)入開(kāi)發(fā)階段，以提高石油天然氣產(chǎn)量，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求。同時(shí)，石油鉆井技術(shù)不斷發(fā)展，大量的新型井下工具不斷被研發(fā)使用，使非常規(guī)結(jié)構(gòu)井的鉆探成為可能，尤其是大位移井、多分支水平井、大斜度井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的出現(xiàn)，使以前不具備開(kāi)采條件的油氣逐漸被開(kāi)發(fā)，并且復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的數(shù)量也逐漸增多，導(dǎo)致了如何實(shí)現(xiàn)快速鉆進(jìn)和提高水平段長(zhǎng)度成為關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，由于井斜角較大造成鉆柱和井壁之間的摩阻較大，鉆壓傳遞效率低，嚴(yán)重限制了鉆進(jìn)速度，也容易引起壓差卡鉆等井下故障，尤其是在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，無(wú)法給鉆頭施加真實(shí)有效的鉆壓，降低了鉆井效率，延長(zhǎng)了鉆井周期。為了解決上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外許多公司相繼研發(fā)了各自的水力振蕩器，用于提高鉆井效率。
[0003]水力振蕩器主要應(yīng)用于石油天然氣鉆井工程，用于使鉆具在軸向上產(chǎn)生振動(dòng)，將靜摩擦力轉(zhuǎn)變成動(dòng)摩擦力，降低鉆具鉆鉆進(jìn)過(guò)程中與井壁之間的摩阻，實(shí)現(xiàn)鉆頭的高效破巖。新型水力振蕩器不僅能夠產(chǎn)生一定頻率和幅度的軸向振動(dòng)，還能夠防止其軸向振動(dòng)向上部鉆具傳遞，從而保證了上部鉆具的運(yùn)轉(zhuǎn)不受水力振蕩器工作的影響，尤其是可以避免測(cè)試工具的使用性能受到影響。所以，開(kāi)發(fā)新型水力振蕩器的研究是未來(lái)井下動(dòng)力鉆具的重要發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了探索解決【背景技術(shù)】中所述的鉆柱和井壁之間的摩阻較大，鉆壓傳遞效率低，鉆進(jìn)過(guò)程中容易發(fā)生井下事故等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，本發(fā)明的新型水力振蕩器利用多級(jí)吸振環(huán)吸收振蕩器工作時(shí)對(duì)上部工具產(chǎn)生的振動(dòng)，保證上部鉆具的正常工作不受影響，通過(guò)串聯(lián)碟簧與花鍵傳遞鉆壓與扭矩，當(dāng)鉆井液流經(jīng)導(dǎo)流管時(shí)，鉆井液通過(guò)導(dǎo)流管圓周上的入口導(dǎo)流孔進(jìn)入壓力腔室，再通過(guò)出口導(dǎo)流孔回流至中心流道，在此過(guò)程中使鉆井液壓力發(fā)生脈動(dòng)波動(dòng)，振蕩總成產(chǎn)生振蕩作用，從而提高鉆井效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:具有聚能減震功能的新型水力振蕩器由減震總成、傳動(dòng)總成、振蕩總成三部分組成，所述的傳動(dòng)總成前端安裝振蕩總成，后端安裝減震總成。所述的減震總成包括上主體、矩形密封圈a、矩形密封圈b、矩形密封圈C、鎖緊接頭、O形密封圈a、上部吸振環(huán)、上部鎖緊環(huán)、中心管、墊圈、中部吸振環(huán)、花鍵接頭、下部鎖緊環(huán)、下部吸振環(huán)、矩形密封圈d、密封環(huán)、矩形密封圈e、中間短節(jié)，將矩形密封圈a與矩形密封圈b分別安裝在上主體上，再將上部吸振環(huán)安裝到上主體上，將矩形密封圈c、0形密封圈a與上部鎖緊環(huán)安裝在鎖緊接頭上使四者組合為一個(gè)整體，并與花鍵接頭相連接，再將其安裝到上主體上，在上主體前端依次安裝墊圈與中部吸振環(huán)，將中心管裝入上主體內(nèi)孔，并在中心管前端依次安裝下部鎖緊環(huán)與下部吸振環(huán)，將矩形密封圈d與矩形密封圈e安裝到密封環(huán)上后，安裝到中心管前端，最后安裝中間短節(jié)，利用鎖緊接頭鎖緊上部吸振環(huán)，利用中心管與中間短節(jié)實(shí)現(xiàn)減震總成的軸向定位，通過(guò)花鍵配合將扭矩傳遞到花鍵接頭，并向下傳遞，通過(guò)上部吸振環(huán)、中部吸振環(huán)與下部吸振環(huán)可以吸收下部工具產(chǎn)生的振動(dòng)，避免上部工具使用性能受到影響，防止鉆具因下部振動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，影響鉆具工作性能。所述的傳動(dòng)總成包括中間接頭、矩形密封圈f、滑動(dòng)接頭、O形密封圈b、傳動(dòng)短節(jié)、花鍵外殼、調(diào)整墊片、內(nèi)管、碟簧、定位墊片，在中間短節(jié)前端安裝中間接頭，將矩形密封圈f安裝到滑動(dòng)接頭后端內(nèi)圓周上，再將滑動(dòng)接頭安裝到中間接頭上，在中間接頭前端安裝傳動(dòng)短節(jié)，在傳動(dòng)短節(jié)前端安裝內(nèi)管，再依次將調(diào)整墊片、碟簧與定位墊片安裝到內(nèi)管上，最后將花鍵外殼與傳動(dòng)短節(jié)相配合，并將滑動(dòng)接頭與花鍵外殼固連，利用傳動(dòng)短節(jié)與花鍵外殼配合，將扭矩傳遞到花鍵外殼，利用碟簧將鉆壓向下傳遞，并且吸收鉆具反向傳遞的振動(dòng)。所述的振蕩總成包括導(dǎo)流管、震蕩外殼、O形密封圈c、0形密封圈d、滑套、橡膠彈簧、矩形密封圈g、下接頭，將導(dǎo)流管安裝到內(nèi)管前端，在花鍵外殼前端安裝震蕩外殼，將O形密封圈c與O形密封圈d分別安裝到滑套上，再將其安裝到導(dǎo)流管前端，在滑套前端裝入橡膠彈簧，最后將矩形密封圈g安裝到下接頭上，并使下接頭與震蕩外殼相連接，鉆井液通過(guò)導(dǎo)流管圓周上的入口導(dǎo)流孔進(jìn)入壓力腔室，再通過(guò)出口導(dǎo)流孔回流至中心流道，在此過(guò)程中使鉆井液壓力發(fā)生脈動(dòng)波動(dòng)，振蕩總成產(chǎn)生振蕩作用，從而提高鉆頭破巖效率。所述的中部吸振環(huán)與下部吸振環(huán)可吸收鉆具工作時(shí)產(chǎn)生的軸向振動(dòng)，通過(guò)上主體中部的球形接頭與上部吸振環(huán)配合，可以吸收周向和徑向振動(dòng)，保證振蕩總成工作產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)傳遞到上部鉆具。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:(I)本次發(fā)明的具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，使鉆具在軸向上產(chǎn)生振動(dòng)，將靜摩擦力轉(zhuǎn)變成動(dòng)摩擦力，降低鉆具鉆鉆進(jìn)過(guò)程中與井壁之間的摩阻，減小鉆具的橫向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆頭高效破巖。(2)利用多級(jí)吸振環(huán)吸收振蕩器工作時(shí)對(duì)上部工具產(chǎn)生的振動(dòng)，包括軸向和徑向振動(dòng)，保證上部鉆具的正常工作不受影響，尤其是保護(hù)井下高精密測(cè)試儀器不受影響。(3)具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，以鉆井液作為動(dòng)力源，產(chǎn)生自激振作用，從而減小摩阻，緩解粘滑現(xiàn)象，降低卡鉆等井下事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，防止托壓現(xiàn)象的發(fā)生。(4)通過(guò)新型水力振蕩器的使用，可以增加鉆頭的使用壽命，減少起下鉆次數(shù)，從而節(jié)約鉆井成本。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明圖1中A-A面的截面圖；
[0009]圖3是本發(fā)明圖1中B-B面的截面圖；
[0010]圖4是本發(fā)明圖1中C-C面的截面圖；
[0011 ]圖5是花鍵接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖6是傳動(dòng)短節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中1-上主體，2-矩形密封圈a，3_矩形密封圈b，4_矩形密封圈c，5_鎖緊接頭，6-0形密封圈a，7-上部吸振環(huán)，8-上部鎖緊環(huán)，9-中心管，10-墊圈，11-中部吸振環(huán)，12-花鍵接頭，13-下部鎖緊環(huán)，14-下部吸振環(huán)，15-矩形密封圈d，16-密封環(huán)，17-矩形密封圈e，18-中間短節(jié)，19-中間接頭，20-矩形密封圈f，21-滑動(dòng)接頭，22-0形密封圈b，23-傳動(dòng)短節(jié)，24-花鍵外殼，25-調(diào)整墊片，26-內(nèi)管，27-碟簧，28-定位墊片，29-導(dǎo)流管，30-震蕩外殼，31-0形密封圈c，32-0形密封圈d，33-滑套，34-橡膠彈簧，35-矩形密封圈g，36-下接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0015]參見(jiàn)圖1，具有聚能減震功能的新型水力振蕩器由減震總成、傳動(dòng)總成、振蕩總成三部分組成，所述的傳動(dòng)總成前端安裝振蕩總成，后端安裝減震總成。所述的減震總成包括上主體1、矩形密封圈a2、矩形密封圈b3、矩形密封圈c4、鎖緊接頭5、0形密封圈a6、上部吸振環(huán)7、上部鎖緊環(huán)8、中心管9、墊圈10、中部吸振環(huán)11、花鍵接頭12、下部鎖緊環(huán)13、下部吸振環(huán)14、矩形密封圈dl5、密封環(huán)16、矩形密封圈el7、中間短節(jié)18，將矩形密封圈a2與矩形密封圈b3分別安裝在上主體I上，再將上部吸振環(huán)7安裝到上主體I上，將矩形密封圈c4、0形密封圈a6與上部鎖緊環(huán)8安裝在鎖緊接頭5上使四者組合為一個(gè)整體，并與花鍵接頭12相連接，再將其安裝到上主體I上，在上主體I前端依次安裝墊圈10與中部吸振環(huán)11，將中心管9裝入上主體I內(nèi)孔，并在中心管9前端依次安裝下部鎖緊環(huán)13與下部吸振環(huán)14，將矩形密封圈dl5與矩形密封圈el7安裝到密封環(huán)16上后，安裝到中心管9前端，最后安裝中間短節(jié)18，利用鎖緊接頭5鎖緊上部吸振環(huán)7，利用中心管9與中間短節(jié)18實(shí)現(xiàn)減震總成的軸向定位，通過(guò)花鍵配合將扭矩傳遞到花鍵接頭12，并向下傳遞，通過(guò)上部吸振環(huán)7、中部吸振環(huán)11與下部吸振環(huán)14可以吸收下部工具產(chǎn)生的振動(dòng)，避免上部工具使用性能受到影響，防止鉆具因下部振動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，影響鉆具工作性能。
[0016]所述的傳動(dòng)總成包括中間接頭19、矩形密封圈f20、滑動(dòng)接頭21、0形密封圈b22、傳動(dòng)短節(jié)23、花鍵外殼24、調(diào)整墊片25、內(nèi)管26、碟簧27、定位墊片28，在中間短節(jié)18前端安裝中間接頭19，將矩形密封圈f20安裝到滑動(dòng)接頭21后端內(nèi)圓周上，再將滑動(dòng)接頭21安裝到中間接頭19上，在中間接頭19前端安裝傳動(dòng)短節(jié)23，在傳動(dòng)短節(jié)23前端安裝內(nèi)管26，再依次將調(diào)整墊片25、碟簧27與定位墊片28安裝到內(nèi)管26上，最后將花鍵外殼24與傳動(dòng)短節(jié)23相配合，并將滑動(dòng)接頭21與花鍵外殼24固連，利用傳動(dòng)短節(jié)23與花鍵外殼24配合，將扭矩傳遞到花鍵外殼24，利用碟簧27將鉆壓向下傳遞，并且吸收鉆具反向傳遞的振動(dòng)。所述的振蕩總成包括導(dǎo)流管29、震蕩外殼30、0形密封圈c31、0形密封圈d32、滑套33、橡膠彈簧34、矩形密封圈g35、下接頭36，將導(dǎo)流管29安裝到內(nèi)管26前端，在花鍵外殼24前端安裝震蕩外殼30，將O形密封圈c31與O形密封圈d32分別安裝到滑套33上，再將其安裝到導(dǎo)流管29前端，在滑套33前端裝入橡膠彈簧34，最后將矩形密封圈g35安裝到下接頭36上，并使下接頭36與震蕩外殼30相連接，鉆井液通過(guò)導(dǎo)流管29圓周上的入口導(dǎo)流孔進(jìn)入壓力腔室，再通過(guò)出口導(dǎo)流孔回流至中心流道，在此過(guò)程中使鉆井液壓力發(fā)生脈動(dòng)波動(dòng)，振蕩總成產(chǎn)生振蕩作用，從而提高鉆頭破巖效率。
[0017]所述的中部吸振環(huán)11與下部吸振環(huán)14可吸收鉆具工作時(shí)產(chǎn)生的軸向振動(dòng)，通過(guò)上主體I中部的球形接頭與上部吸振環(huán)7配合，可以吸收周向和徑向振動(dòng)，保證振蕩總成工作產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)傳遞到上部鉆具。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，其特征在于:所述的新型水力振蕩器包括減震總成、傳動(dòng)總成、振湯總成，所述的傳動(dòng)總成如端安裝振湯總成，后端安裝減震總成;所述的減震總成包括上主體(I)、矩形密封圈a(2)、矩形密封圈b(3)、矩形密封圈c(4)、鎖緊接頭(5)、0形密封圈a(6)、上部吸振環(huán)(7)、上部鎖緊環(huán)(8)、中心管(9)、墊圈(10)、中部吸振環(huán)(11)、花鍵接頭(12)、下部鎖緊環(huán)(13)、下部吸振環(huán)(14)、矩形密封圈d(15)、密封環(huán)(16)、矩形密封圈e(17)、中間短節(jié)(18)，將矩形密封圈a(2)與矩形密封圈b(3)分別安裝在上主體(I)上，再將上部吸振環(huán)(7)安裝到上主體(I)上，將矩形密封圈c(4)、0形密封圈a(6)與上部鎖緊環(huán)(8)安裝在鎖緊接頭(5)上使四者組合為一個(gè)整體，并與花鍵接頭(12)相連接，再將其安裝到上主體(I)上，在上主體(I)前端依次安裝墊圈(10)與中部吸振環(huán)(11)，將中心管(9)裝入上主體(I)內(nèi)孔，并在中心管(9)前端依次安裝下部鎖緊環(huán)(13)與下部吸振環(huán)(14)，將矩形密封圈d(15)與矩形密封圈e(17)安裝到密封環(huán)(16)上后，安裝到中心管(9)前端，最后安裝中間短節(jié)(18)，利用鎖緊接頭(5)鎖緊上部吸振環(huán)(7)，利用中心管(9)與中間短節(jié)(18)實(shí)現(xiàn)減震總成的軸向定位，通過(guò)花鍵配合將扭矩傳遞到花鍵接頭(12)，并向下傳遞，通過(guò)上部吸振環(huán)(7)、中部吸振環(huán)(11)與下部吸振環(huán)(14)可以吸收下部工具產(chǎn)生的振動(dòng)，避免上部工具使用性能受到影響，防止鉆具因下部振動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，影響鉆具工作性能;所述的傳動(dòng)總成包括中間接頭(19)、矩形密封圈f (20)、滑動(dòng)接頭(21)、0形密封圈b(22)、傳動(dòng)短節(jié)(23)、花鍵外殼(24)、調(diào)整墊片(25)、內(nèi)管(26)、碟簧(27)、定位墊片(28)，在中間短節(jié)(18)前端安裝中間接頭(19)，將矩形密封圈f (20)安裝到滑動(dòng)接頭(21)后端內(nèi)圓周上，再將滑動(dòng)接頭(21)安裝到中間接頭(19)上，在中間接頭(19)前端安裝傳動(dòng)短節(jié)(23)，在傳動(dòng)短節(jié)(23)前端安裝內(nèi)管(26)，再依次將調(diào)整墊片(25)、碟簧(27)與定位墊片(28)安裝到內(nèi)管(26)上，最后將花鍵外殼(24)與傳動(dòng)短節(jié)(23)相配合，并將滑動(dòng)接頭(21)與花鍵外殼(24)固連，利用傳動(dòng)短節(jié)(23)與花鍵外殼(24)配合，將扭矩傳遞到花鍵外殼(24)，利用碟簧(27)將鉆壓向下傳遞，并且吸收鉆具反向傳遞的振動(dòng);所述的振蕩總成包括導(dǎo)流管(29)、震蕩外殼(30)、0形密封圈c(31)、0形密封圈d(32)、滑套(33)、橡膠彈簧(34)、矩形密封圈g(35)、下接頭(36)，將導(dǎo)流管(29)安裝到內(nèi)管(26)前端，在花鍵外殼(24)前端安裝震蕩外殼(30)，將O形密封圈c(31)與O形密封圈d(32)分別安裝到滑套(33)上，再將其安裝到導(dǎo)流管(29)前端，在滑套(33)前端裝入橡膠彈簧(34)，最后將矩形密封圈g(35)安裝到下接頭(36)上，并使下接頭(36)與震蕩外殼(30)相連接，鉆井液通過(guò)導(dǎo)流管(29)圓周上的入口導(dǎo)流孔進(jìn)入壓力腔室，再通過(guò)出口導(dǎo)流孔回流至中心流道，在此過(guò)程中使鉆井液壓力發(fā)生脈動(dòng)波動(dòng)，振蕩總成廣生振蕩作用，從而提尚鉆頭破巖效率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，其特征在于:所述的中部吸振環(huán)(11)與下部吸振環(huán)(14)可吸收鉆具工作時(shí)產(chǎn)生的軸向振動(dòng)，通過(guò)上主體(I)中部的球形接頭與上部吸振環(huán)(7)配合，可以吸收周向和徑向振動(dòng)，保證振蕩總成工作產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)傳遞到上部鉆具。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，其特征在于:所述的導(dǎo)流管(29)圓周上的入口導(dǎo)流孔與出口導(dǎo)流孔數(shù)量均為4個(gè)。
【文檔編號(hào)】E21B28/00GK106014317SQ201610392685
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】田家林, 楊應(yīng)林, 楊琳, 胡書(shū)輝, 張?zhí)眉? 楊毅, 林曉月
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)