CN106639881B - 液力振荡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液力振荡器，包括：振动短节；振动短节包括：滑轴、滑套、活塞端子Ⅰ、活塞端子Ⅱ和振动壳体；滑轴具有流道Ⅰ、流道Ⅱ、通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，流道Ⅰ与流道Ⅱ不连通；滑轴与滑套通过花键构成沿其轴向的滑动连接；滑套与振动壳体连接；振动壳体具有一沿其轴向延伸而成、用于容纳滑轴的活塞腔，振动壳体的内壁具有与滑轴构成滑动连接的凸台，凸台将活塞腔分为上腔和下腔；活塞端子Ⅰ安装于位于上腔中的滑轴上，活塞端子Ⅱ安装于位于下腔中的滑轴上，振动壳体具有流道Ⅲ；活塞端子Ⅰ具有流道Ⅳ，活塞端子Ⅱ具有流道Ⅴ。本发明带来的有益效果是：结构巧妙独特、易于安装维护，振动效果显著提高。
Description
技术领域
本发明属于石油开采设备技术领域，具体涉及一种液力振荡器。
背景技术
随着石油工业的发展，目前油田钻井已由原来的定向井逐渐向水平井发展，而在水平井钻进过程中，由于钻具自身重力作用，造成钻具在钻进时与井壁摩阻过大，严重影响钻速，甚至造成钻具托压不能加压到钻头。因此降低摩阻、减少卡钻事故，增加动钻压、提高钻井效率是当前钻井工程中迫切需要解决的问题。研究发现泥浆通过钻具时可造成泥浆压力大小周期性变化，从而使钻具承受周期性的轴向冲击力，引起该钻具在钻进过程中产生振动，因此能减少钻具与井壁的摩擦，改善钻压传递的效果，提高对工具面的控制，进而达到提高钻速、节约钻井成本的目的。
目前国内外研发的相应工具包括：冲击器、垂钻工具、旋转导向工具、水力加压器、减阻工具及震击器等，这些工具在一定程度上减小了摩阻，不过，这些工具的技术性能和质量还处于较低水平。以振荡器为例，其存在以下缺陷：动力部件为涡轮轴和涡轮叶片，通过周期性改变内部压力产生周期性振动，其部件较多、结构复杂导致安装、维护难度大；由于采用涡轮轴，导致长度尺寸较大，振动力随长度增加而衰减，并且存在易变形而加剧金属疲劳的可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种液力振荡器，结构巧妙独特、易于安装维护，振动效果显著提高。
本发明的是这样实现的：一种液力振荡器，包括：用于与钻杆连接的振动短节；振动短节包括：滑轴、滑套、活塞端子Ⅰ、活塞端子Ⅱ和振动壳体；滑轴具有自其上端沿轴线向下延伸而成的流道Ⅰ、自其下端沿轴线向上延伸而成的流道Ⅱ、贯穿其侧壁与流道Ⅰ连通的通孔Ⅰ和贯穿其侧壁与流道Ⅱ连通的通孔Ⅱ，流道Ⅰ与流道Ⅱ不连通；滑轴与滑套通过花键构成沿其轴向的滑动连接；滑套与振动壳体连接；振动壳体具有一沿其轴向延伸而成、用于容纳滑轴的活塞腔，振动壳体的内壁具有与滑轴构成滑动连接的凸台，凸台将活塞腔分为上腔和下腔；活塞端子Ⅰ安装于位于上腔中的滑轴上，活塞端子Ⅱ安装于位于下腔中的滑轴上，振动壳体具有连通上腔和下腔的流道Ⅲ；活塞端子Ⅰ具有用于连通流道Ⅲ的上端和活塞端子Ⅰ下方腔体的流道Ⅳ，活塞端子Ⅱ具有用于连通流道Ⅲ的下端和活塞端子Ⅱ上方腔体的流道Ⅴ；
在钻井液的驱动下，通孔Ⅰ能够始终连通流道Ⅰ与上腔，通孔Ⅱ能够周期性的连通流道Ⅱ与下腔，从而使振动壳体产生周期性的振动，进而分别使流道Ⅳ和流道Ⅴ周期性的连通流道Ⅲ。
进一步地，滑套与滑轴之间设有动密封，凸台与滑轴之间设有动密封。
进一步地，振动壳体的内壁具有沿周向延伸而成的凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ，凹槽Ⅰ与流道Ⅲ的上端连通，凹槽Ⅱ与流道Ⅲ的下端连通。
进一步地，振动壳体上对应凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ的位置处形成加粗。
进一步地，流道Ⅳ和流道Ⅴ的数量均为若干个，并且分别沿活塞端子Ⅰ和活塞端子Ⅱ的周向均匀分布。
进一步地，滑轴为阶梯轴，并具有四个自上而下直径依次减小的分段；四个分段分别用于与钻杆形成螺纹连接、与滑套形成花键连接、与滑套形成动密封连接以及安装活塞端子Ⅰ和活塞端子Ⅱ。
进一步地，流道Ⅲ的数量为若干个，并且沿振动壳体的周向均匀分布。
进一步地，滑轴、滑套及振动壳体均为以其轴线为回转轴线的回转体。
与现有技术相比，本发明带来的有益效果是：结构巧妙独特、易于安装维护，振动效果显著提高。
附图说明
图1为本发明一个优选实施例一个极限状态时的结构示意图；
图2为图1所示实施例另一个极限状态的结构示意图；
图3为图2中A-A向剖视图；
图4为图2中A处的局部放大图；
图5为图2中B处的局部放大图。
附图标记：
1滑轴；1-1流道Ⅰ；1-2流道Ⅱ；1-3通孔Ⅰ；1-4通孔Ⅱ；2滑套；3振动壳体；3-1凹槽Ⅰ；3-2流道Ⅲ；3-3凹槽Ⅱ；3-4凸台；4活塞端子Ⅰ；4-1流道Ⅳ；5活塞端子Ⅱ；5-1流道Ⅴ。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1至5所示，一种液力振荡器，包括：用于与钻杆连接的振动短节。振动短节包括：滑轴1、滑套2、活塞端子Ⅰ4、活塞端子Ⅱ5和振动壳体3。滑轴1具有自其上端沿轴线向下延伸而成的流道Ⅰ1-1、自其下端沿轴线向上延伸而成的流道Ⅱ1-2、贯穿其侧壁与流道Ⅰ1-1连通的通孔Ⅰ1-3和贯穿其侧壁与流道Ⅱ1-2连通的通孔Ⅱ1-4，流道Ⅰ1-1与流道Ⅱ1-2不连通。滑轴1与滑套2通过花键构成沿其轴向的滑动连接。滑套2与振动壳体3连接。振动壳体3具有一沿其轴向延伸而成、用于容纳滑轴1的活塞腔，振动壳体3的内壁具有与滑轴1构成滑动连接的凸台3-4，凸台3-4将活塞腔分为上腔和下腔。活塞端子Ⅰ4安装于位于上腔中的滑轴1上，活塞端子Ⅱ5安装于位于下腔中的滑轴1上，振动壳体3具有连通上腔和下腔的流道Ⅲ3-2。活塞端子Ⅰ4具有用于连通流道Ⅲ3-2的上端和活塞端子Ⅰ4下方腔体的流道Ⅳ4-1，活塞端子Ⅱ5具有用于连通流道Ⅲ3-2的下端和活塞端子Ⅱ5上方腔体的流道Ⅴ5-1。
钻井泵将钻井液沿着钻杆通入本振荡器中，钻井液首先经过流道Ⅰ1-1和通孔Ⅰ1-3进入活塞端子Ⅰ4下方的上腔中，活塞端子Ⅰ4和凸台3-4上端面受到钻井液的压力后令振动壳体3相对滑轴1下降，直至流道Ⅳ4-1与流道Ⅲ3-2的上端连通、流道Ⅴ5-1与流道Ⅲ3-2的下端连通。此时钻井液通过流道Ⅲ3-2进入下腔中，但由于振动壳体3的下降使得凸台3-4将通孔Ⅱ1-4堵住，活塞端子Ⅱ5和凸台3-4下端面受到钻井液的压力使得振动壳体3相对滑轴1上升，直至恢复到初始状态。这一过程随着钻井液的不断输入而周期性进行，从而使振动壳体3不断往复运动使该振荡器产生周期性振动。
该振荡器取消了涡轮轴和涡轮叶片，使得长度大大缩短，减少弯曲变形从而延长使用寿命，且零部件数量较少，便于安装维护。
作为优选方案，滑套2与滑轴1之间设有动密封，凸台3-4与滑轴1之间设有动密封。这样做能够防止钻井液泄露，避免因此使活塞端子Ⅰ4受到的压力变小而导致振动减弱、影响振动效果的情况发生。
作为优选方案，振动壳体3的内壁具有沿周向延伸而成的凹槽Ⅰ3-1和凹槽Ⅱ3-3，凹槽Ⅰ3-1与流道Ⅲ3-2的上端连通，凹槽Ⅱ3-3与流道Ⅲ3-2的下端连通。这样做能够便于钻井液的流动，从而提高了稳定性。
作为优选方案，振动壳体3上对应凹槽Ⅰ3-1和凹槽Ⅱ3-3的位置处形成加粗。这样做能够避免因为开设内部流道而影响强度降低的情况。
作为优选方案，流道Ⅳ4-1和流道Ⅴ5-1的数量均为若干个，并且分别沿活塞端子Ⅰ4和活塞端子Ⅱ5的周向均匀分布。这样做能够提供钻井液流动的流量，从而提高了振动强度。
作为优选方案，滑轴1为阶梯轴，并具有四个自上而下直径依次减小的分段。四个分段分别用于与钻杆形成螺纹连接、与滑套2形成花键连接、与滑套2形成动密封连接以及安装活塞端子Ⅰ4和活塞端子Ⅱ5。这样做便于安装以及加工制造。
作为优选方案，流道Ⅲ3-2的数量为若干个，并且沿振动壳体3的周向均匀分布。
作为优选方案，滑轴1、滑套2及振动壳体3均为以其轴线为回转轴线的回转体。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种液力振荡器，包括：用于与钻杆连接的振动短节；其特征在于：
振动短节包括：滑轴、滑套、活塞端子Ⅰ、活塞端子Ⅱ和振动壳体；滑轴具有自其上端沿轴线向下延伸而成的流道Ⅰ、自其下端沿轴线向上延伸而成的流道Ⅱ、贯穿其侧壁与流道Ⅰ连通的通孔Ⅰ和贯穿其侧壁与流道Ⅱ连通的通孔Ⅱ，流道Ⅰ与流道Ⅱ不连通；滑轴与滑套通过花键构成沿其轴向的滑动连接；滑套与振动壳体连接；振动壳体具有一沿其轴向延伸而成、用于容纳滑轴的活塞腔，振动壳体的内壁具有与滑轴构成滑动连接的凸台，凸台将活塞腔分为上腔和下腔；活塞端子Ⅰ安装于位于上腔中的滑轴上，活塞端子Ⅱ安装于位于下腔中的滑轴上，振动壳体具有连通上腔和下腔的流道Ⅲ；活塞端子Ⅰ具有用于连通流道Ⅲ的上端和活塞端子Ⅰ下方腔体的流道Ⅳ，活塞端子Ⅱ具有用于连通流道Ⅲ的下端和活塞端子Ⅱ上方腔体的流道Ⅴ；
在钻井液的驱动下，通孔Ⅰ能够始终连通流道Ⅰ与上腔，通孔Ⅱ能够周期性的连通流道Ⅱ与下腔，从而使振动壳体产生周期性的振动，进而分别使流道Ⅳ和流道Ⅴ周期性的连通流道Ⅲ。
2.根据权利要求1所述的液力振荡器，其特征在于：滑套与滑轴之间设有动密封，凸台与滑轴之间设有动密封。
3.根据权利要求1所述的液力振荡器，其特征在于：振动壳体的内壁具有沿周向延伸而成的凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ，凹槽Ⅰ与流道Ⅲ的上端连通，凹槽Ⅱ与流道Ⅲ的下端连通。
4.根据权利要求3所述的液力振荡器，其特征在于：振动壳体上对应凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ的位置处形成加粗。
5.根据权利要求1所述的液力振荡器，其特征在于：流道Ⅳ和流道Ⅴ的数量均为若干个，并且分别沿活塞端子Ⅰ和活塞端子Ⅱ的周向均匀分布。
6.根据权利要求5所述的液力振荡器，其特征在于：滑轴为阶梯轴，并具有四个自上而下直径依次减小的分段；四个分段分别用于与钻杆形成螺纹连接、与滑套形成花键连接、与滑套形成动密封连接以及安装活塞端子Ⅰ和活塞端子Ⅱ。
7.根据权利要求1所述的液力振荡器，其特征在于：流道Ⅲ的数量为若干个，并且沿振动壳体的周向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的液力振荡器，其特征在于：滑轴、滑套及振动壳体均为以其轴线为回转轴线的回转体。
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