一種水力振蕩器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆井工程技術領域，更具體地說，本實用新型涉及一種在大斜度井、水平井等復雜結構井開采中能有效減少摩阻、傳遞鉆壓進而提高鉆速和開采效率的水力振蕩器。
【背景技術】
[0002]隨著石油工業的發展，目前油田鉆井已由原來的定向井逐漸向水平井發展，而在水平井鉆進過程中，由于鉆具自身重力作用，造成鉆具在鉆進時與井壁摩阻過大，嚴重影響鉆速，甚至造成鉆具托壓不能加壓到鉆頭。因此降低摩阻、減少卡鉆事故，增加動鉆壓、提高鉆井效率是當前鉆井工程中迫切需要解決的問題。研究發現泥漿通過鉆具時可造成泥漿壓力大小周期性變化，從而使鉆具承受周期性的軸向沖擊力，引起該鉆具在鉆進過程中產生振動，因此能減少鉆具與井壁的摩擦，改善鉆壓傳遞的效果，提高對工具面的控制，進而達到提高鉆速、節約鉆井成本的目的。
[0003]現有的水力振蕩器如專利CN 103696693A鉆井用水力振蕩器、CN 102704842A —種鉆井用水力振蕩器所描述，其結構類似，都是由動力部分、閥門和軸承系統、振蕩短節組成，工具的動力部分由單頭螺桿馬達組成，所以當流體流經動力部分時，驅動心軸轉動，由于螺桿的特性，末端(動閥片)在一個平面上往復運動。與動力部分相連的是閥門和軸承系統，主要部件是耐磨套和一個固定的閥片(定閥片)，動閥片和靜閥片緊密貼合，由于轉子的轉動，導致兩個閥片相錯或者重合，相錯或者重合就導致上游壓力發生變化，周期性的運動導致流體流經截面的面積周期性的變化，當兩個閥口重合面積最少時，工具產生最大壓力降，當兩個閥口重合面積最大時，工具產生最小壓力降。動力部分使上游壓力周期性的作用于彈簧短節上，形成工具整體周期性振動。
[0004]水力振蕩工具已經投入商業應用多年，減阻效果好，提速十分明顯，據統計，綜合機械鉆速提高達50%，但是其壽命低、使用成本高使其飽受詬病，根據現場應用情況反饋，水力振蕩工具在水基泥漿環境下的使用壽命約為150小時左右，而在油基泥漿中其使用壽命只有70-80小時，究其原因，因為制約水力振蕩工具壽命的主要部件是其動力總成，水力振蕩工具的壽命與螺桿鉆具相當，其動力總成含有的橡膠元件螺桿限制了其使用壽命，在高溫井中，使用壽命還將大大降低，因此工作介質和溫度對水力振蕩工具的應用有很大限制。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。
[0006]本實用新型還有一個目的是提供一種耐高溫、耐腐蝕且使用渦輪驅動的水力振蕩器，相比螺桿驅動的水力振蕩器，使用壽命大大增加，且渦輪驅動產生的壓降大于螺桿驅動產生的壓降。
[0007]本實用新型還有一個目的是通過在動閥片與定閥片上設置多個均勻分布的過流孔，以使動閥片在所述主軸的驅動下旋轉時，所述第一過流孔與所述第二過流孔交錯或重疊形成的重疊區的過流面積呈周期性變化，從而減少鉆具與井壁的摩擦，改善鉆壓傳遞的效果，有效防止鉆進過程中跳鉆或托壓，進而提高鉆速、節約鉆井成本。
[0008]為了實現根據本實用新型的這些目的和其它優點，提供了一種水力振蕩器，包括通過螺紋連接的振動短節和動力短節，動力短節包括通過螺紋密封連接的渦輪節和支撐節，以及設置在所述渦輪節與所述支撐節內部中心的主軸，所述主軸的下端連接有設置在所述支撐節內部的閥系，所述閥系由上至下依次包括動閥座、動閥片、定閥片和定閥座，所述動閥片與動閥座以及定閥片與定閥座之間通過盈配合固定連接，所述動閥片與所述定閥片上分別設有多個沿動閥片或定閥片的圓周方向均勻分布的第一過流孔和第二過流孔，以使所述動閥片在所述主軸的驅動下旋轉時，所述第一過流孔與所述第二過流孔交錯或重疊形成的重疊區的過流面積呈周期性變化。
[0009]優選的是，所述的水力振蕩器，所述動閥片上的所述第一過流孔與所述定閥片上的所述第二過流孔一一對應，所述第一過流孔與所述第二過流孔的數量至少為3個。
[0010]優選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過流孔與所述第二過流孔的數量均為3-8個。
[0011]優選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過流孔與所述第二過流孔均為圓形。
[0012]優選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過流孔的數量為3個，對于任意一個第一過流孔設置為，沿所述動閥片的端面的中心向所述第一過流孔引的兩條切線的夾角為65-90。。
[0013]優選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過流孔的數量為4個，對于任意一個第一過流孔設置為，沿所述動閥片的端面的中心向所述第一過流孔引的兩條切線的夾角為50-80。 。
[0014]優選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過流孔的數量為5個，對于任意一個第一過流孔設置為，沿所述動閥片的端面的中心向所述第一過流孔引的兩條切線的夾角為40-60。 。
[0015]優選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過流孔的數量為6個，對于任意一個第一過流孔設置為，沿所述動閥片的端面的中心向所述第一過流孔引的兩條切線的夾角為35-55。。
[0016]優選的是，所述的水力振蕩器，
[0017]所述渦輪節外部為上殼體，上主軸通過上軸承組件和上接頭固定于所述上殼體內部，所述上接頭與振動短節連接以實現所述動力短節與振動短節連接，所述上主軸上依次套設有定子與轉子，所述上主軸的上端通過鎖緊軸鎖緊，所述上主軸的下端分別通過花鍵套與上過渡接頭鎖緊與固定；
[0018]所述支撐節外部為下殼體，下主軸通過下軸承組件固定于所述下殼體內部，其上端通過花鍵軸與下過渡接頭固定，其下端依次套設有中間隔套和扶正軸承以固定所述下主軸，所述下主軸的下端連接所述閥系的動閥座，所述定閥座與下接頭連接；
[0019]其中，所述下過渡接頭與所述上過渡接頭連接，所述上殼體與所述下殼體連接，以實現所述支撐節與所述渦輪節密封連接，所述花鍵軸與所述花鍵套連接，以實現所述上主軸與所述下主軸連接形成所述主軸。
[0020]本實用新型至少包括以下有益效果:
[0021]第一、本實用新型的水力振蕩器采用渦輪代替螺桿進行驅動，能避免使用螺桿驅動使用的橡膠部件在高溫下易破壞而使水力振蕩器無法正常工作，同時節約了頻繁更換水力振蕩器的成本，提高了工作效率；
[0022]第二、通過在動閥片與定閥片上設置多個均勻分布的第一過流孔和第二過流孔，以使所述動閥片在所述主軸的驅動下旋轉時，所述第一過流孔與所述第二過流孔交錯或重疊形成的重疊區的過流面積呈周期性變化，防止了渦輪驅動不能像螺桿驅動產生離心慣性力以使常規的動閥片上的一個偏心孔與定閥片上的一個中心孔進行交錯或重疊形成重疊區的過流面積呈周期性變化；
[0023]第三、本實用新型的水力振蕩器能夠產生振溫和的振動，不會對鉆頭或其它鉆具產生破壞，能有效減少鉆具與井壁的摩擦，改善鉆壓傳遞，有效防止鉆進過程中跳鉆或托壓，提高對工具面的控制，進而在大斜度井和水平井等復雜結構井中提高鉆速、節約鉆井成本；
[0024]第四、動閥片和定閥片上的一個過流孔的面積與任意兩個過流孔之間的面積控制為使動閥片旋轉使重疊區的過流面積大于0，故而設置動閥片上過流孔的數量與其到動閥片的中心引的切線形成的夾角，若重疊區的過流面積長時間維持在0，則沒有液體通過過流孔，則水力振蕩器無法正常工作，反之，若過流面積長時間維持在最大值而不改變，水力振蕩器也無法正常工作。
[0025]本實用新型的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本實用新型的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型的剖視結構示意圖；
[0027]圖2是本實用新型動閥片的第一過流孔和靜閥片的第二過流孔示意圖；
[0028]圖3是本實用新型過流面積與壓力隨時間變化示意圖；
[0029]圖中:1、渦輪節，2、支撐節，3、閥系，101、上接頭，102、鎖緊軸，103、上主軸，104、定子，105、轉子，106、上軸承組件，107、上殼體，108、花鍵套，109、上過渡接頭，201、花鍵軸，202、下過渡接頭，203、下殼體，204、下主軸，205、下軸承組件，206、中間隔套，207、扶正軸承，208、下接頭，301、動閥座，302、動閥片，303、定閥片，304、定閥座。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0031]應當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
[0032]圖1示出了根據本實用新型的一種實現形式，一種水力振蕩器，包括通過螺紋連接的振動短節和動力短節，動力短節包括通過螺紋密封連接的渦輪節I和支撐節2，以及設置在所述渦輪節I與所述支撐節2內部中心的主軸，所述主軸的下端連接有設置在所述支撐節2內部的閥系3，所述閥系3由上至下依次包括動閥座301、動閥片302、定閥片303