鉆井提速裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動力短節、與所述動力短節連接的、位于下方的振動短節以及容納所述動力短節和振動短節的殼體，其特征在于，所述動力短節包括可軸向轉動的渦輪軸，所述振動短節包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉子軸，所述轉子軸的外壁面設有偏心轉子。本實用新型通過鉆井液驅動渦輪高速轉動，帶動偏心轉子轉動以實現周向振動，改變管柱與井壁的接觸條件，使鉆頭能更有效的剪切破碎地層，增大機械鉆速；有效的消除粘滑現象，延長機械壽命。
【專利說明】
鉆井提速裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及石油開采技術領域。更具體地說，本實用新型涉及一種降低鉆井摩擦阻力的鉆井提速裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國各大油田開發大斜度井、水平井及水平分支井等復雜結構井的數量增加，如何有效地向鉆頭施加鉆壓成為人們普遍關注的問題。目前，鉆井主要通過復合鉆井和井下動力鉆具滑動鉆進兩種方式。由于這些井結構復雜導致沿程水力損失增加，井底鉆頭可用水馬力相當低，一般都是靠鉆柱的自身重量向鉆頭施加鉆壓破碎巖石。然而，在斜度井、水平井及水平井的鉆井施工中，這些傳統的加壓方式受到一定的限制，其存在的主要問題在于:由于井斜較大，鉆柱自身重量在經驗方向的分量小或近似為零，很難滿足預先設計的鉆壓;水平井中，由于鉆柱自身重量對井壁的正壓力大，增加了鉆具在井壁上的摩阻，從而制約了向鉆頭施加有效的鉆壓；由于施工的水平段越來越長，然而在井斜大的井段施工過程中，往往會出現托壓、粘卡等現象;對于復合鉆進，尤其是在井下動力鉆具滑動鉆進過程中，無法保證給鉆頭施加真實有效的鉆壓，嚴重影響全井平均機械鉆速以及鉆井周期。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。
[0004]本實用新型還有一個目的是提供一種便于向鉆頭有效施壓，提高鉆井效率的鉆井提速裝置。
[0005]為了實現根據本實用新型的這些目的和其它優點，提供了一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動力短節、與所述動力短節連接的、位于下方的振動短節以及容納所述動力短節和振動短節的殼體，所述動力短節包括可軸向轉動的渦輪軸，所述振動短節包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉子軸，所述轉子軸的外壁面設有偏心轉子。
[0006]優選地，所述動力短節還包括由若干個渦輪組成的渦輪組，所述渦輪組驅動所述渦輪軸和所述轉子軸旋轉。
[0007]優選地，任意一個所述渦輪包括定子和轉子，所述定子和轉子分別與殼體和渦輪軸通過過度配合進行連接。
[0008]優選地，所述渦輪組的上端和下端均設置第一扶正軸承，以對所述渦輪軸進行徑向限位。
[0009]優選地，所述渦輪軸的下段軸線處以及所述轉子軸的軸線處設有貫通的流道，所述渦輪軸上設有與所述流道連通的四個徑向均布的通孔，在所述通孔的入口處設置限流套，所述限流套的下端設置分流套，所述限流套與所述渦輪軸和所述分流套之間皆留有間隙供流體通過。
[0010]優選地，所述渦輪軸上位于所述分流套下端設置推力軸承，以對所述渦輪軸進行軸向限位。
[0011]優選地，所述轉子軸的下端設置第二扶正軸承。
[0012]優選地，所述殼體的頂部和底部分別螺紋連接上接頭和下接頭，以對所述動力短節和所述振動短節進行軸向限位。
[0013]本實用新型至少包括以下有益效果:
[0014]1、通過周向沖擊振動減摩降阻工具可使管柱產生高頻周向振動，使靜摩擦變為動摩擦，有效減小管柱外壁與井壁的摩擦系數，使得鉆頭處能獲得有效鉆壓，從而避免水平井及大斜度井的加壓中因重力分力、浮力和摩擦力影響而造成的假加壓問題。另外運用該工具使鉆頭能有效的剪切破碎地層，增大機械鉆速;有效的消除粘滑現象，延長機械壽命。
[0015]2、利用限流套改變鉆井液的流動方向，使鉆井液經渦輪軸的通孔流入渦輪軸與轉子軸的流道中，能減弱鉆井液對偏心轉子轉動的影響。
[0016]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】
[0017]圖1為本實用新型中動力節段的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型中振動節段的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]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。
[0020]需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得;在本實用新型的描述中，術語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0021]本實用新型提供一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動力短節、與所述動力短節連接的、位于下方的振動短節以及容納所述動力短節和振動短節的殼體，所述動力短節包括可軸向轉動的渦輪軸，所述振動短節包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉子軸，所述轉子軸的外壁面設有偏心轉子。
[0022]其中，所述動力短節還包括由若干個渦輪組成的渦輪組，所述渦輪組驅動所述渦輪軸和所述轉子軸旋轉。
[0023]其中，任意一個所述渦輪包括定子和轉子，所述定子和轉子分別與殼體和渦輪軸通過過度配合進行連接。
[0024]其中，所述渦輪組的上端和下端均設置第一扶正軸承，以對所述渦輪軸進行徑向限位。
[0025]其中，所述渦輪軸的下段軸線處以及所述轉子軸的軸線處設有貫通的流道，所述渦輪軸上設有與所述流道連通的四個徑向均布的通孔，在所述通孔的入口處設置限流套，所述限流套的下端設置分流套，所述限流套與所述渦輪軸和所述分流套之間皆留有間隙供流體通過。
[0026]其中，所述渦輪軸上位于所述分流套下端設置推力軸承，以對所述渦輪軸進行軸向限位。
[0027]其中，所述轉子軸的下端設置第二扶正軸承。
[0028]其中，所述殼體的頂部和底部分別螺紋連接上接頭和下接頭，以對所述動力短節和所述振動短節進行軸向限位。
[0029]為了進一步解釋本實用新型的技術方法，下面結合附圖進行闡述。
[0030]如圖1-2所示，一種鉆井提速裝置，包括動力短節和振動短節，其中動力短節由上接頭11、殼體10、第一扶正軸承8、渦輪軸6、渦輪組7、3個隔環5、限流套4、分流套3、推力軸承2組成，振動短節主要由下接頭12、轉子軸17、偏心轉子16、螺母14、第二扶正軸承13組成。殼體1上端與上接頭11通過螺紋連接，殼體1下端與下接頭12通過螺紋連接的方式連接。禍輪軸6為變截面軸，其上端面制作有一字型槽，以便于組裝，渦輪軸6上安裝有渦輪組7，所述渦輪組7包括若干個渦輪，任意一個渦輪的定子和轉子分別與殼體10和渦輪軸6通過過度配合進行連接與固定，渦輪組7兩端安裝有第一扶正軸承8，渦輪軸6的下斷軸線處設有流道以及四個徑向均布的通孔，在通孔的入口安裝有限流套4，限流套4下端安裝有分流套3，限流套4與渦輪軸6、分流套3皆留有間隙供流體通過，在分流套3的下端安裝有推力軸承2。所述的第一扶正軸承8、渦輪組7、限流套4、分流套3通過隔環5進行限位并在調整殼體10的壓緊作用下固定在殼體10的內部。渦輪軸6的下端有外螺紋，用于連接轉子軸17，轉子軸17的軸線處制作有流道，外壁面制作有一個凸臺和鍵槽，凸臺用于偏心轉子16組的軸向限位，偏心轉子16與轉子軸17通過鍵連接，并通過螺母14進行固定。
[0031]轉子軸17的下端臺階面安裝有第二扶正軸承13。第二扶正軸承13與推力軸承2的共同作用下可以保證渦輪軸6與轉子軸17自由轉動，并且不產生軸向和徑向位移。渦輪軸6在渦輪組7的驅動下產生轉動，從而帶動轉子軸17旋轉，轉子軸17的旋轉可以驅動偏心轉子16轉動。偏心轉子16的轉動可以作為振動源使本實用新型鉆井提速裝置產生周向振動，由于偏心轉子16有多組，質量大，能產生較大的振動能量，從而可以引起與之相連的管柱產生共振。由于本實用新型的動力源為渦輪組7，轉速高，能產生較高的振動頻率。管柱的周向振動能有效改變管柱與井壁的接觸情況，使管柱與井壁之間的摩擦系數得到降低。
[0032]為減少推力軸承2的失效，通過限流套4改變鉆井液的流道，并在分流套3的配合作用下使少量鉆井液流入推力軸承2，起到潤滑作用。利用限流套4改變鉆井液的流動方向，使鉆井液經渦輪軸的徑向通孔流入渦輪軸與轉子軸的軸向流道中，能減弱鉆井液對偏心轉子轉動的影響，提高偏心轉子16的振動效率。該水力振蕩器的徑向振動頻率高，不會對井壁產生破壞。
[0033]本實用新型可使管柱產生高頻周向振動，使靜摩擦變為動摩擦，有效減小管柱外壁與井壁的摩擦系數，使得鉆頭處能獲得有效鉆壓，從而避免水平井及大斜度井的加壓中因重力分力、浮力和摩擦力影響而造成的假加壓問題。另外運用該工具使鉆頭能有效的剪切破碎地層，增大機械鉆速;有效的消除粘滑現象，延長機械壽命。
[0034]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1.一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動力短節、與所述動力短節連接的、位于下方的振動短節以及容納所述動力短節和振動短節的殼體，其特征在于，所述動力短節包括可軸向轉動的渦輪軸，所述振動短節包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉子軸，所述轉子軸的外壁面設有偏心轉子。2.如權利要求1所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述動力短節還包括由若干個渦輪組成的渦輪組，所述渦輪組驅動所述渦輪軸和所述轉子軸旋轉。3.如權利要求2所述的鉆井提速裝置，其特征在于，任意一個所述渦輪包括定子和轉子，所述定子和轉子分別與殼體和渦輪軸通過過度配合進行連接。4.如權利要求3所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述渦輪組的上端和下端均設置第一扶正軸承，以對所述渦輪軸進行徑向限位。5.如權利要求3所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述渦輪軸的下段軸線處以及所述轉子軸的軸線處設有貫通的流道，所述渦輪軸上設有與所述流道連通的四個徑向均布的通孔，在所述通孔的入口處設置限流套，所述限流套的下端設置分流套，所述限流套與所述渦輪軸和所述分流套之間皆留有間隙供流體通過。6.如權利要求5所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述渦輪軸上位于所述分流套下端設置推力軸承，以對所述渦輪軸進行軸向限位。7.如權利要求5所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述轉子軸的下端設置第二扶正軸承。8.如權利要求5所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述殼體的頂部和底部分別螺紋連接上接頭和下接頭，以對所述動力短節和所述振動短節進行軸向限位。
【文檔編號】E21B19/08GK205638230SQ201620310662
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月14日
【發明人】余長柏, 潘靈永, 錢偉強, 王杰, 李紅
【申請人】中石化石油工程機械有限公司研究院