CN105756627A - 井下低压脉冲射流调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下低压脉冲射流调制器，主要由外壳体1和装置在外壳体1内的涡轮组定子2、涡轮组转子3、上盘阀6、下盘阀7组成，其中：涡轮组定子2固定在外壳体1内，涡轮组转子3安装在涡轮组定子2内并与涡轮组定子2构成旋转配合，涡轮组转子3内设轴向通道，在轴向通道下部设有通液口4，上盘阀6连接固定在涡轮组转子3下端，下盘阀7固定在上盘阀6下方的外壳体1内，上盘阀6和下盘阀7各自轴向分布有数个相互贯通的上盘阀流道9和下盘阀流道10，上盘阀6和下盘阀7构成旋转密封配合。本发明具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点，并提高钻井破岩效率，降低钻井综合成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下低压脉冲射流调制器，属于石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探装置等领域。
背景技术
在石油天然气钻井、地质勘探、矿山深井、超深井钻探的过程中，除了钻井设备、地层岩石物理可钻性降低等客观因素外，井底压差过大是影响深井、超深井机械钻速提高的重要因素之一。其根本原因是井底压差越大，钻头在钻进中由于井底的压持效应，从而使刚钻出的岩屑不能及时清离井底，造成了钻头的重复破岩，大大降低了钻井速度，从而造成钻井成本增加。
通过低压脉冲射流提高钻速机理的研究发现，脉动性的低压波更有利于克服井底压差，减少井底压持效应从而提高钻速，而研发可产生脉冲射流的设备成为该技术由理论走向实际应用的重要途径。井下低压脉冲射流调制器就是专门设计的一种产生低压脉冲的调制设备。
发明内容
本发明的目的是为了降低深井钻进中井底压持效应的影响，提高钻井速度，降低施工综合成本，为石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探的现场提供能产生井底脉动射流的井下低压脉冲射流调制器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
井下低压脉冲射流调制器，主要由外壳体1和装置在外壳体1内的涡轮组定子2、涡轮组转子3、上盘阀6、下盘阀7组成，其中：涡轮组定子2固定在外壳体1内，涡轮组转子3安装在涡轮组定子2内并与涡轮组定子2构成旋转配合，涡轮组转子3内设轴向通道，在轴向通道下部设有通液口4，上盘阀6连接固定在涡轮组转子3下端，下盘阀7固定在上盘阀6下方的外壳体1内，上盘阀6和下盘阀7各自轴向分布有数个相互贯通的上盘阀流道9和下盘阀流道10，上盘阀6和下盘阀7构成旋转密封配合。
上述方案进一步包括：涡轮组定子2和涡轮组转子3采用多组组合方式。
上盘阀6与涡轮组转子3通过连接筒5连接，通液口4设置在连接筒5上；下盘阀7通过卡簧8轴向锁定在外壳体1内。
本发明的井下低压脉冲射流调制器安装在钻头与钻柱中间，当正常钻进时，泥浆驱动脉冲射流调制器中的涡轮组，涡轮组在泥浆驱动下带动上盘阀旋转，上盘阀和下盘阀上都有一定的流道，当上盘阀旋转到一定位置瞬时阻断下盘阀的流道时，调制器下部的流体便依靠自身的惯性继续向下流动，从而产生瞬时低压波；随着时间的延长，该低压波逐渐向下游传播并达到井底，所到之处的压力状态则变为低压状态，如果该低压状态的压力等于地层压力，井底则为平衡压力状态；如果压力低于地层压力，井底呈负压状态；上盘阀在涡轮的作用下继续旋转，上盘阀上的流道与下盘阀的流道贯通，流体又通过上盘阀的流道向下部流去，主流开通后，脉动器内部的压力由低压状态恢复到正常压力值，井底也随之升至正常压力状态。通过上述周期性的旋转，上部的连续流动即转变为周期性压力脉动液流。这种低压脉动液流可以大大降低井底的压持效应，提高钻头切削效率，同时当产生负压时可以达到瞬时欠平衡钻井。达到提高钻井施工效率，降低钻井综合成本的目的。同时，该低压脉冲射流调制器还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点。
附图说明
图1是本发明的井下低压脉冲射流调制器结构示意图。
图2是上盘阀6的俯视图。
图3是下盘阀7的俯视图。
图中1-外壳体、2-涡轮定子、3-涡轮转子、4-通流口、5-连接筒、6-上盘阀、7-下盘阀、8-卡簧、9-上盘阀流道、10-下盘阀流道。
具体实施方式
下面结合附图1-3来详细描述本发明。
如图1，井下低压脉冲射流调制器，主要由外壳体1和装置在外壳体1内的涡轮组定子2、涡轮组转子3、上盘阀6、下盘阀7组成，其中：涡轮组定子2固定在外壳体1内，涡轮组转子3安装在涡轮组定子2内并与涡轮组定子2构成旋转配合，涡轮组转子3内设轴向通道，在轴向通道下部设有通液口4，上盘阀6连接固定在涡轮组转子3下端，下盘阀7固定在上盘阀6下方的外壳体1内，上盘阀6和下盘阀7各自轴向分布有3-5个相互贯通的上盘阀流道9和下盘阀流道10，上盘阀6和下盘阀7构成旋转密封配合。
进一步包括：涡轮组定子2和涡轮组转子3采用多组组合方式，本实施例采用三组。
更进一步上述实施例中的上盘阀6与涡轮组转子3通过连接筒5连接，通液口4设置在连接筒5上；下盘阀7通过卡簧8轴向锁定在外壳体1内。
Claims (3)
1.井下低压脉冲射流调制器，其特征是主要由外壳体（1）和装置在外壳体（1）内的涡轮组定子（2）、涡轮组转子（3）、上盘阀（6）、下盘阀（7）组成，其中：涡轮组定子（2）固定在外壳体（1）内，涡轮组转子（3）安装在涡轮组定子（2）内并与涡轮组定子（2）构成旋转配合，涡轮组转子（3）内设轴向通道，在轴向通道下部设有通液口（4），上盘阀（6）连接固定在涡轮组转子（3）下端，下盘阀（7）固定在上盘阀（6）下方的外壳体（1）内，上盘阀（6）和下盘阀（7）各自轴向分布有数个相互贯通的上盘阀流道（9）和下盘阀流道（10），上盘阀（6）和下盘阀（7）构成旋转密封配合。
2.根据权利要求1所述的井下低压脉冲射流调制器，其特征是：涡轮组定子（2）和涡轮组转子（3）采用多组组合方式。
3.根据权利要求1或2所述的井下低压脉冲射流调制器，其特征是：上盘阀（6）与涡轮组转子（3）通过连接筒（5）连接，通液口（4）设置在连接筒（5）上；下盘阀（7）通过卡簧（8）轴向锁定在外壳体（1）内。
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