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、傳動總成、振蕩總成。所述的傳動總成前端安裝振蕩總成，后端安裝減震總成，利用多級吸振環吸收振蕩器工作時對上部工具產生的振動，通過串聯碟簧與花鍵傳遞鉆壓與扭矩，當鉆井液流經導流管時，鉆井液通過導流管圓周上的導流孔進入壓力腔室，再回流至中心流道，使鉆井液壓力發生脈動波動，振蕩總成產生振蕩作用。本發明的具有聚能減震功能的新型水力振蕩器可以產生一定范圍的振蕩頻率，減少鉆頭破巖過程中鉆具所受的摩阻，同時能夠自吸收振動，降低振蕩總成工作時對上部鉆具的影響，從而提高鉆井效率。
【專利說明】
具有聚能減震功能的新型水力振蕩器
技術領域
[0001]本發明屬于石油天然氣鉆探工程領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】
[0002]目前，國內外對于石油天然氣的需求越來越大，許多開采難度較大的儲藏油氣逐漸進入開發階段，以提高石油天然氣產量，滿足人們日益增長的能源需求。同時，石油鉆井技術不斷發展，大量的新型井下工具不斷被研發使用，使非常規結構井的鉆探成為可能，尤其是大位移井、多分支水平井、大斜度井等復雜結構井的出現，使以前不具備開采條件的油氣逐漸被開發，并且復雜結構井的數量也逐漸增多，導致了如何實現快速鉆進和提高水平段長度成為關注的焦點。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，嚴重限制了鉆進速度，也容易引起壓差卡鉆等井下故障，尤其是在滑動鉆進時，無法給鉆頭施加真實有效的鉆壓，降低了鉆井效率，延長了鉆井周期。為了解決上述問題，國內外許多公司相繼研發了各自的水力振蕩器，用于提高鉆井效率。
[0003]水力振蕩器主要應用于石油天然氣鉆井工程，用于使鉆具在軸向上產生振動，將靜摩擦力轉變成動摩擦力，降低鉆具鉆鉆進過程中與井壁之間的摩阻，實現鉆頭的高效破巖。新型水力振蕩器不僅能夠產生一定頻率和幅度的軸向振動，還能夠防止其軸向振動向上部鉆具傳遞，從而保證了上部鉆具的運轉不受水力振蕩器工作的影響，尤其是可以避免測試工具的使用性能受到影響。所以，開發新型水力振蕩器的研究是未來井下動力鉆具的重要發展方向。
【發明內容】
[0004]為了探索解決【背景技術】中所述的鉆柱和井壁之間的摩阻較大，鉆壓傳遞效率低，鉆進過程中容易發生井下事故等問題，本發明提供了一種具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，本發明的新型水力振蕩器利用多級吸振環吸收振蕩器工作時對上部工具產生的振動，保證上部鉆具的正常工作不受影響，通過串聯碟簧與花鍵傳遞鉆壓與扭矩，當鉆井液流經導流管時，鉆井液通過導流管圓周上的入口導流孔進入壓力腔室，再通過出口導流孔回流至中心流道，在此過程中使鉆井液壓力發生脈動波動，振蕩總成產生振蕩作用，從而提高鉆井效率。
[0005]本發明的技術方案是:具有聚能減震功能的新型水力振蕩器由減震總成、傳動總成、振蕩總成三部分組成，所述的傳動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、上部鎖緊環、中心管、墊圈、中部吸振環、花鍵接頭、下部鎖緊環、下部吸振環、矩形密封圈d、密封環、矩形密封圈e、中間短節，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與上部鎖緊環安裝在鎖緊接頭上使四者組合為一個整體，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，將中心管裝入上主體內孔，并在中心管前端依次安裝下部鎖緊環與下部吸振環，將矩形密封圈d與矩形密封圈e安裝到密封環上后，安裝到中心管前端，最后安裝中間短節，利用鎖緊接頭鎖緊上部吸振環，利用中心管與中間短節實現減震總成的軸向定位，通過花鍵配合將扭矩傳遞到花鍵接頭，并向下傳遞，通過上部吸振環、中部吸振環與下部吸振環可以吸收下部工具產生的振動，避免上部工具使用性能受到影響，防止鉆具因下部振動發生偏轉，影響鉆具工作性能。所述的傳動總成包括中間接頭、矩形密封圈f、滑動接頭、O形密封圈b、傳動短節、花鍵外殼、調整墊片、內管、碟簧、定位墊片，在中間短節前端安裝中間接頭，將矩形密封圈f安裝到滑動接頭后端內圓周上，再將滑動接頭安裝到中間接頭上，在中間接頭前端安裝傳動短節，在傳動短節前端安裝內管，再依次將調整墊片、碟簧與定位墊片安裝到內管上，最后將花鍵外殼與傳動短節相配合，并將滑動接頭與花鍵外殼固連，利用傳動短節與花鍵外殼配合，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。所述的振蕩總成包括導流管、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，將導流管安裝到內管前端，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，鉆井液通過導流管圓周上的入口導流孔進入壓力腔室，再通過出口導流孔回流至中心流道，在此過程中使鉆井液壓力發生脈動波動，振蕩總成產生振蕩作用，從而提高鉆頭破巖效率。所述的中部吸振環與下部吸振環可吸收鉆具工作時產生的軸向振動，通過上主體中部的球形接頭與上部吸振環配合，可以吸收周向和徑向振動，保證振蕩總成工作產生的振動不會傳遞到上部鉆具。
[0006]本發明的有益效果是:(I)本次發明的具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，使鉆具在軸向上產生振動，將靜摩擦力轉變成動摩擦力，降低鉆具鉆鉆進過程中與井壁之間的摩阻，減小鉆具的橫向和扭轉振動，實現鉆頭高效破巖。(2)利用多級吸振環吸收振蕩器工作時對上部工具產生的振動，包括軸向和徑向振動，保證上部鉆具的正常工作不受影響，尤其是保護井下高精密測試儀器不受影響。(3)具有聚能減震功能的新型水力振蕩器，以鉆井液作為動力源，產生自激振作用，從而減小摩阻，緩解粘滑現象，降低卡鉆等井下事故發生的風險，防止托壓現象的發生。(4)通過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，從而節約鉆井成本。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的結構示意圖；
[0008]圖2是本發明圖1中A-A面的截面圖；
[0009]圖3是本發明圖1中B-B面的截面圖；
[0010]圖4是本發明圖1中C-C面的截面圖；
[0011 ]圖5是花鍵接頭的結構示意圖；
[0012]圖6是傳動短節的結構示意圖；
[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，8-上部鎖緊環，9-中心管，10-墊圈，11-中部吸振環，12-花鍵接頭，13-下部鎖緊環，14-下部吸振環，15-矩形密封圈d，16-密封環，17-矩形密封圈e，18-中間短節，19-中間接頭，20-矩形密封圈f，21-滑動接頭，22-0形密封圈b，23-傳動短節，24-花鍵外殼，25-調整墊片，26-內管，27-碟簧，28-定位墊片，29-導流管，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。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0015]參見圖1，具有聚能減震功能的新型水力振蕩器由減震總成、傳動總成、振蕩總成三部分組成，所述的傳動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7、上部鎖緊環8、中心管9、墊圈10、中部吸振環11、花鍵接頭12、下部鎖緊環13、下部吸振環14、矩形密封圈dl5、密封環16、矩形密封圈el7、中間短節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8安裝在鎖緊接頭5上使四者組合為一個整體，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11，將中心管9裝入上主體I內孔，并在中心管9前端依次安裝下部鎖緊環13與下部吸振環14，將矩形密封圈dl5與矩形密封圈el7安裝到密封環16上后，安裝到中心管9前端，最后安裝中間短節18，利用鎖緊接頭5鎖緊上部吸振環7，利用中心管9與中間短節18實現減震總成的軸向定位，通過花鍵配合將扭矩傳遞到花鍵接頭12，并向下傳遞，通過上部吸振環7、中部吸振環11與下部吸振環14可以吸收下部工具產生的振動，避免上部工具使用性能受到影響，防止鉆具因下部振動發生偏轉，影響鉆具工作性能。
[0016]所述的傳動總成包括中間接頭19、矩形密封圈f20、滑動接頭21、0形密封圈b22、傳動短節23、花鍵外殼24、調整墊片25、內管26、碟簧27、定位墊片28，在中間短節18前端安裝中間接頭19，將矩形密封圈f20安裝到滑動接頭21后端內圓周上，再將滑動接頭21安裝到中間接頭19上，在中間接頭19前端安裝傳動短節23，在傳動短節23前端安裝內管26，再依次將調整墊片25、碟簧27與定位墊片28安裝到內管26上，最后將花鍵外殼24與傳動短節23相配合，并將滑動接頭21與花鍵外殼24固連，利用傳動短節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。所述的振蕩總成包括導流管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，將導流管29安裝到內管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，鉆井液通過導流管29圓周上的入口導流孔進入壓力腔室，再通過出口導流孔回流至中心流道，在此過程中使鉆井液壓力發生脈動波動，振蕩總成產生振蕩作用，從而提高鉆頭破巖效率。
[0017]所述的中部吸振環11與下部吸振環14可吸收鉆具工作時產生的軸向振動，通過上主體I中部的球形接頭與上部吸振環7配合，可以吸收周向和徑向振動，保證振蕩總成工作產生的振動不會傳遞到上部鉆具。
【主權項】
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、傳動總成、振湯總成，所述的傳動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(7)、上部鎖緊環(8)、中心管(9)、墊圈(10)、中部吸振環(11)、花鍵接頭(12)、下部鎖緊環(13)、下部吸振環(14)、矩形密封圈d(15)、密封環(16)、矩形密封圈e(17)、中間短節(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(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(8)安裝在鎖緊接頭(5)上使四者組合為一個整體，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(11)，將中心管(9)裝入上主體(I)內孔，并在中心管(9)前端依次安裝下部鎖緊環(13)與下部吸振環(14)，將矩形密封圈d(15)與矩形密封圈e(17)安裝到密封環(16)上后，安裝到中心管(9)前端，最后安裝中間短節(18)，利用鎖緊接頭(5)鎖緊上部吸振環(7)，利用中心管(9)與中間短節(18)實現減震總成的軸向定位，通過花鍵配合將扭矩傳遞到花鍵接頭(12)，并向下傳遞，通過上部吸振環(7)、中部吸振環(11)與下部吸振環(14)可以吸收下部工具產生的振動，避免上部工具使用性能受到影響，防止鉆具因下部振動發生偏轉，影響鉆具工作性能;所述的傳動總成包括中間接頭(19)、矩形密封圈f (20)、滑動接頭(21)、0形密封圈b(22)、傳動短節(23)、花鍵外殼(24)、調整墊片(25)、內管(26)、碟簧(27)、定位墊片(28)，在中間短節(18)前端安裝中間接頭(19)，將矩形密封圈f (20)安裝到滑動接頭(21)后端內圓周上，再將滑動接頭(21)安裝到中間接頭(19)上，在中間接頭(19)前端安裝傳動短節(23)，在傳動短節(23)前端安裝內管(26)，再依次將調整墊片(25)、碟簧(27)與定位墊片(28)安裝到內管(26)上，最后將花鍵外殼(24)與傳動短節(23)相配合，并將滑動接頭(21)與花鍵外殼(24)固連，利用傳動短節(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;所述的振蕩總成包括導流管(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)，將導流管(29)安裝到內管(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，鉆井液通過導流管(29)圓周上的入口導流孔進入壓力腔室，再通過出口導流孔回流至中心流道，在此過程中使鉆井液壓力發生脈動波動，振蕩總成廣生振蕩作用，從而提尚鉆頭破巖效率。2.根據權利要求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(11)與下部吸振環(14)可吸收鉆具工作時產生的軸向振動，通過上主體(I)中部的球形接頭與上部吸振環(7)配合，可以吸收周向和徑向振動，保證振蕩總成工作產生的振動不會傳遞到上部鉆具。3.根據權利要求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:所述的導流管(29)圓周上的入口導流孔與出口導流孔數量均為4個。
【文檔編號】E21B28/00GK106014317SQ201610392685
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】田家林, 楊應林, 楊琳, 胡書輝, 張堂佳, 楊毅, 林曉月
【申請人】西南石油大學