CN103835654B - 一种减摩阻增振幅井下工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于石油天然气钻探、地质钻探等领域的减摩阻增振幅井下工具。它能够解决钻井过程中摩擦阻力和振动对上部钻柱的影响。其技术方案是：下接头与外筒体相连，并与卡筒相连固定静阀板；动阀片与旁通阀之间是过盈连接；旁通阀与转子之间采用花键连接；转子置于定子的内部；转子上端装有一截止阀，并通过卡环和台阶固定；定子筒体与碟簧外筒相连，冲管设置于碟簧外筒中，并与芯轴相连；芯轴上装有一段碟形弹簧，碟形弹簧固定与冲管和垫片之间；碟簧外筒与花键体相连，花键体与芯轴之间采用花键连接；芯轴上部与钻杆相连。本发明具有减磨降阻、增加振幅、增加寿命、提高机械钻速、减小振动对上部钻柱的影响。

Description

一种减摩阻增振幅井下工具
技术领域
本发明涉及一种用于钻大位移井或水平井的减摩阻增振幅井下工具。
背景技术
大位移井是定向井、水平井、深井等技术的综合体现，结合水平井技术的应用不仅大大提高单井产量和油气田采收率，降低油气开发成本，更是边际油气藏、滩海油气藏开发的有力手段。由于钻进的水平段的自重会压向井壁，管柱和井眼之间就会产生很大的摩擦阻力，并且水平段长度越大，钻进中的摩擦阻力就会越大。水平段送进承受这样的摩擦阻力，会使钻进的水平段长度受限，机械转速降低，钻井周期延长。因此降低大位移井、水平井钻进的摩擦阻力是提高钻进的机械转速，缩短钻井周期的关键。
发明内容
本发明的目的是：为了将泥浆的压力转化为轴向的振动冲击，从而减少钻大位移井或水平井的摩擦阻力，减小井壁和钻柱的磨损，增大振动幅度，提高机械转速，缩短钻井周期，特提供一种减摩阻增振幅井下工具。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种减摩阻增振幅井下工具，下接头与外筒体相连，下接头还与卡筒连接，所述的下接头和卡筒将静阀板固定在下接头和卡筒之间，静阀板中心开有直径为12mm的圆孔；动阀片与旁通阀之间是过盈连接，动阀片上开有一个距中心线10mm、直径为28mm的圆孔，并加一倒角；旁通阀与转子之间采用花键连接，旁通阀上对称位置开有两个直径为24mm，轴线与旁通阀轴线成60°的斜孔；转子置于定子的内部，定子外部是外筒体，定子与转子的头数比为2:1；转子上端装有一截止阀，并通过卡环和台阶固定；定子筒体与碟簧外筒相连，冲管设置于碟簧外筒中，并与芯轴相连；芯轴上装有一段碟形弹簧，碟形弹簧固定与冲管和垫片之间；碟簧外筒与花键体相连，花键体与芯轴之间采用花键连接；芯轴上部与钻杆相连。外筒体内部有一段是预先加工成固定线型的定子外壳，定子是采用注胶形成的等壁厚橡胶定子。
本发明的有益效果是：（1）减摩降阻：通过泥浆压力带动转子转动产生周期的轴向振动冲击，降低钻柱对井壁的压力，从而减小井壁与管柱之间的摩擦阻力；（2）减振增幅：上述的轴向振动冲击会沿轴向向钻柱的两侧扩散，向下的振动会产生减摩降阻的作用，向上的振动由弹簧吸收后，再返回到下部，减小振动对上部钻柱的影响，同时使轴向振动的振幅增加为原来的一至两倍；（3）增加寿命：定子采用注胶方式形成的等壁厚橡胶定子，能够减小使用过程中摩擦产生的热量过多的集中到橡胶较厚的部位，增加定子的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种减摩阻增振幅的井下工具的结构示意图。
图中：1.下接头，2.外筒体，3.卡筒，4.静阀板，5.动阀片，6.旁通阀，7.转子，8.定子，9.截止阀，10.卡环，11.碟簧外筒，12.冲管，13.垫片，14.芯轴，15.碟形弹簧，16.垫片，17.花键体，18.支撑套。
具体实施方式
按照图1所示，在本发明工作过程中，泥浆通过芯轴14和冲管12进入定子8中，泥浆带动转子7在定子8内转动，即通过内部的泥浆压力能驱动转子7带动旁通阀与动阀片5一起旋转。泥浆经过定转子之后，通过旁通阀6侧面上的斜孔，其中两个斜孔使泥浆进入旁通阀6内腔时的压力损失更小；动阀片5的孔眼中心与旁通阀6中心有一定距离，泥浆流入动阀片5的侧孔中，其中动阀片上的倒角可以减小泥浆的压力损失；下面是有一中心孔静阀板4，通过下接头1的端面和卡筒3进行轴向定位，卡筒3与下接头1之间用螺纹进行连接；泥浆从动阀片5中流到静阀板4的直孔内。由于两孔存在相对运动，因此过流面积也在不断的变化；当两者中心孔对齐时，过流面积最大，继续转动后两孔眼将部分错开，当中心线距离最远时过流面积最小。通过过流面积的变化，产生压力冲击引起轴向周期的振动。振动会向钻具两侧传递，向上传递的轴向振动使碟簧外筒11和花键体17整体向上移动，由于芯轴14不会移动，卡在垫片13和垫片16之间的碟形弹簧15就会被压缩，由于弹簧刚度较大，会将向上传递的轴向振动转换成向下的轴向振动，增大产生轴向振动的振幅。

Claims (3)

1.一种减摩阻增振幅井下工具，其特征在于，下接头（1）与外筒体（2）相连，下接头（1）还与卡筒（3）连接，所述的下接头（1）和卡筒（3）将静阀板（4）固定在下接头（1）和卡筒（3）之间，静阀板（4）中心开有直径为12mm的圆孔；动阀片（5）与旁通阀（6）之间是过盈连接，动阀片（5）上开有一个距中心线10mm、直径为28mm的圆孔，并加一倒角；旁通阀（6）与转子（7）之间采用花键连接，旁通阀（6）上开有两个斜孔；转子（7）置于定子（8）的内部，定子（8）外部是外筒体（2），定子（8）与转子（7）的头数比为2:1，通过泥浆压力带动转子（7）转动，转子（7）再带动动阀片（5）转动，使动阀片（5）和静阀板（4）之间的过流面积周期性变化，从而周期性变化的水击力，带动工具及钻柱产生轴向振动，通过产生的振动，使钻柱与井壁之间的静摩擦变为动摩擦，从而减小井壁与管柱之间的摩擦阻力；转子（7）上端装有一截止阀（9），通过凸台和卡环（10）固定；外筒体（2）与碟簧外筒（11）相连，冲管（12）设置于碟簧外筒（11）中，并与芯轴（14）相连；芯轴（14）上装有一段碟形弹簧（15），碟形弹簧（15）固定于两个垫片（13和16）之间，碟簧外筒（11）与花键体（17）相连，上述的轴向振动冲击会沿轴向向钻柱的两侧扩散，向下的振动会产生减摩降阻的作用，向上的振动由碟形弹簧（15）吸收后，再返回到下部，减小振动对上部钻柱的影响，同时使轴向振动的振幅增加为原来的一至两倍，花键体（17）与芯轴（14）之间采用花键连接；芯轴（14）上部与钻杆相连，定子（8）是采用注胶形成的等壁厚橡胶定子。
2.根据权利要求1所述的一种减摩阻增振幅井下工具，其特征在于，旁通阀（6）上的两个斜孔对称布置，其轴线与旁通阀（6）的轴线间的夹角为60°，直径为24mm。
3.根据权利要求1所述的一种减摩阻增振幅井下工具，其特征在于，外筒体（2）内部有一段是预先加工成固定线型的定子外壳。
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