CN106988698A - 固井用振动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油井固定作业技术领域，是固井用振动装置，其包括管接头、芯轴、上孔板、下孔板、叶轮、偏心凸轮和引鞋头，管接头内部设有芯轴，管接头上部内壁设有上环台，管接头上部内侧套装有上孔板，上孔板上端外侧抵于上环台下端，上孔板的中部设有上中心孔，芯轴上端穿出上中心孔并位于上中心孔的上方，上中心孔与芯轴之间设有能使芯轴相对上孔板自由转动且能限制上孔板下行的上限位部件。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过叶轮转动使芯轴旋转，通过芯轴旋转带动偏心凸轮，通过偏心凸轮使振动装置发生高频低幅的振动，通过振动装置的振动带动管串发生振动，使水泥浆分布均匀，防止水泥浆发生沉降，可以达到良好的固井质量。
Description
技术领域
本发明涉及油井固定作业技术领域，是固井用振动装置。
背景技术
在油井固定作业技术中，进行传统固井作业时，当水泥浆由管内顶替到管外时，水泥浆可能发生沉降或管外钻井液顶替不干净，导致水泥胶结质量差，不仅增加了施工后续的补救费用，又延长了完井时间，不利于后期施工，将带来安全隐患。
发明内容
本发明提供了固井用振动装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有传统回接插入工具固井时存在的费时费力、施工效率较低、存在安全隐患的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：固井用振动装置，包括管接头、芯轴、上孔板、下孔板、叶轮、偏心凸轮和引鞋头，管接头内部设有芯轴，管接头上部内壁设有上环台，管接头上部内侧套装有上孔板，上孔板上端外侧抵于上环台下端，上孔板的中部设有上中心孔，芯轴上端穿出上中心孔并位于上中心孔的上方，上中心孔与芯轴之间设有能使芯轴相对上孔板自由转动且能限制上孔板下行的上限位部件，芯轴上部固定安装有能随芯轴转动的并位于上限位部件下方的叶轮；管接头下部内壁设有下环槽，管接头下部内侧套装有下孔板，下孔板上端外侧抵于下环槽上端，下孔板中部设有下中心孔，芯轴下端穿出下中心孔并位于下中心孔下方，下中心孔与芯轴之间设有能使芯轴相对下孔板自由转动且能限制下孔板上行的下限位部件，芯轴下部固定安装有能随芯轴转动并位于下限位部件上方的偏心凸轮；引鞋头上部外侧与管接头下部内侧固定安装在一起，引鞋头上端与下孔板下端接触限位；上孔板上设有上循环孔，下孔板上设有下循环孔。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述上限位部件可包括上压帽、深沟球轴承和上垫环，深沟球轴承套装在芯轴上部，上中心孔上部设有上中心孔环台，深沟球轴承上端抵于上中心孔环台下端，上压帽内侧与芯轴上端外侧固定安装在一起并压紧深沟球轴承上端，上垫环套装在芯轴上部并位于深沟球轴承与叶轮之间；下限位部件包括下压帽、推力轴承和下垫环，推力轴承套装在芯轴下部，下中心孔上部设有下中心孔环槽，推力轴承座于下中心孔环槽内，下压帽内侧与芯轴下端外侧固定安装在一起，下压帽位于下孔板下方，下垫环套装在芯轴下部并位于推力轴承与偏心凸轮之间。
上述上压帽可与芯轴通过螺纹连接在一起，下压帽与芯轴通过螺纹连接在一起。
上述上孔板上可沿圆周均布至少四个直径不小于20mm的上循环孔，下孔板上沿圆周均布至少四个直径不小于20mm的下循环孔。
上述叶轮可包括叶片和轮毂，叶片呈倾斜状圆周均布在轮毂上且旋向一致，叶片数量至少为4个且叶片与水平面的夹角为30度到60度之间。
上述芯轴上部外侧可设有上限位键，叶轮内侧设有能与上限位键相配合的叶轮键槽，芯轴下部外侧设有下限位键，偏心凸轮内侧设有能与下限位键相配合固定的偏心凸轮键槽。
上述引鞋头可与管接头通过螺纹连接在一起。
本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过将顶替液注入管接头内，在顶替液的推动作用下，通过叶轮与偏心凸轮组合设计，使本发明发生振动并带动下部管串发生振动，使水泥浆分布均匀，防止水泥浆发生沉降，有利于水泥浆胶结良好，对后续现场施工起到作用。
附图说明
附图1为本发明最佳实施例的主视局部剖视结构示意图。
附图2为附图1中A-A处的剖视结构示意图。
附图3为附图1中B-B处的剖视结构示意图。
附图中的编码分别为：1为管接头，2为芯轴，3为上孔板，4为下孔板，5为叶轮，6为偏心凸轮，7为引鞋头，8为上环台，9为上中心孔，10为下环槽，11为下中心孔，12为上循环孔，13为下循环孔，14为上压帽，15为深沟球轴承，16为上垫环，17为上中心孔环台，18为下压帽，19为推力轴承，20为下垫环，21为下中心孔环槽，22为上限位键，23为叶轮键槽，24为下限位键，25为偏心凸轮键槽。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图1、2、3所示，该固井用振动装置包括管接头1、芯轴2、上孔板3、下孔板4、叶轮5、偏心凸轮6和引鞋头7，管接头1内部设有芯轴2，管接头1上部内壁设有上环台8，管接头1上部内侧套装有上孔板3，上孔板3上端外侧抵于上环台8下端，上孔板3的中部设有上中心孔9，芯轴2上端穿出上中心孔9并位于上中心孔9的上方，上中心孔9与芯轴2之间设有能使芯轴2相对上孔板3自由转动且能限制上孔板3下行的上限位部件，芯轴2上部固定安装有能随芯轴2转动的并位于上限位部件下方的叶轮5；管接头1下部内壁设有下环槽10，管接头1下部内侧套装有下孔板4，下孔板4上端外侧抵于下环槽10上端，下孔板4中部设有下中心孔11，芯轴2下端穿出下中心孔11并位于下中心孔11下方，下中心孔11与芯轴2之间设有能使芯轴2相对下孔板4自由转动且能限制下孔板4上行的下限位部件，芯轴2下部固定安装有能随芯轴2转动并位于下限位部件上方的偏心凸轮6；引鞋头7上部外侧与管接头1下部内侧固定安装在一起，引鞋头7上端与下孔板4下端接触限位；上孔板3上设有上循环孔12，下孔板4上设有下循环孔13。在固井过程中，管接头1上端注入顶替液，顶替液流经上孔板3，通过上孔板3上设有的上循环孔12流向叶轮5，叶轮5在顶替液的推动作用下旋转，叶轮5使芯轴2旋转，芯轴2旋转带动下方偏心凸轮6，由于偏心凸轮6质量分布不均匀，使本发明发生高频低幅的振动，顶替液再从下孔板4上设有的下循环孔13流出。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过将顶替液注入管接头1内，在顶替液的推动作用下，通过叶轮5与偏心凸轮6组合设计，使本发明发生振动并带动下部管串发生振动，使水泥浆分布均匀，防止水泥浆发生沉降，有利于水泥浆胶结良好，对后续现场施工起到作用。
可根据实际需要，对上述固井用振动装置作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，上限位部件包括上压帽14、深沟球轴承15和上垫环16，深沟球轴承15套装在芯轴2上部，上中心孔9上部设有上中心孔环台17，深沟球轴承15上端抵于上中心孔环台17下端，上压帽14内侧与芯轴2上端外侧固定安装在一起并压紧深沟球轴承15上端，上垫环16套装在芯轴2上部并位于深沟球轴承15与叶轮5之间；下限位部件包括下压帽18、推力轴承19和下垫环20，推力轴承19套装在芯轴2下部，下中心孔11上部设有下中心孔环槽21，推力轴承19座于下中心孔环槽21内，下压帽18内侧与芯轴2下端外侧固定安装在一起，下压帽18位于下孔板4下方，下垫环20套装在芯轴2下部并位于推力轴承19与偏心凸轮6之间。通过上限位部件对上孔板3、叶轮5和芯轴2的限位，下限位部件对下孔板4、偏心凸轮6和芯轴2的限位，可使本发明工作时更加稳定。
如附图1所示，上压帽14与芯轴2通过螺纹连接在一起，下压帽18与芯轴2通过螺纹连接在一起。通过螺纹连接便于上压帽14和下压帽18从芯轴2上拆卸。
如附图1、3所示，上孔板3上沿圆周均布至少四个直径不小于20mm的上循环孔12，下孔板4上沿圆周均布至少四个直径不小于20mm的下循环孔13。上循环孔12和下循环孔13可使控制顶替液流量，上循环孔12使顶替液流向叶轮5后，叶轮5转动的更加平稳，下循环孔13使顶替液流出更加平稳。
如附图1、2所示，叶轮5可包括叶片和轮毂，叶片呈倾斜状圆周均布在轮毂上且旋向一致，叶片数量至少为4个且叶片与水平面的夹角为30度到60度之间。叶片可控制顶替液的流速，使叶轮5转动的更加平稳。
如附图1、2、3所示，芯轴2上部外侧设有上限位键22，叶轮5内侧设有能与上限位键22相配合的叶轮键槽23，芯轴2下部外侧设有下限位键24，偏心凸轮6内侧设有能与下限位键24相配合固定的偏心凸轮键槽25。通过上限位键22与叶轮键槽23的配合，使叶轮5与芯轴2旋转时更加稳定，通过下限位键24与偏心凸轮键槽25的配合，使偏心凸轮6与芯轴2旋转时更加稳定。
如附图1所示，引鞋头7与管接头1通过螺纹连接在一起。通过螺纹连接便于引鞋头7从管接头1上拆卸。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.固井用振动装置，其特征在于包括管接头、芯轴、上孔板、下孔板、叶轮、偏心凸轮和引鞋头，管接头内部设有芯轴，管接头上部内壁设有上环台，管接头上部内侧套装有上孔板，上孔板上端外侧抵于上环台下端，上孔板的中部设有上中心孔，芯轴上端穿出上中心孔并位于上中心孔的上方，上中心孔与芯轴之间设有能使芯轴相对上孔板自由转动且能限制上孔板下行的上限位部件，芯轴上部固定安装有能随芯轴转动的并位于上限位部件下方的叶轮；管接头下部内壁设有下环槽，管接头下部内侧套装有下孔板，下孔板上端外侧抵于下环槽上端，下孔板中部设有下中心孔，芯轴下端穿出下中心孔并位于下中心孔下方，下中心孔与芯轴之间设有能使芯轴相对下孔板自由转动且能限制下孔板上行的下限位部件，芯轴下部固定安装有能随芯轴转动并位于下限位部件上方的偏心凸轮；引鞋头上部外侧与管接头下部内侧固定安装在一起，引鞋头上端与下孔板下端接触限位；上孔板上设有上循环孔，下孔板上设有下循环孔。
2.根据权利要求1所述的固井用振动装置，其特征在于上限位部件包括上压帽、深沟球轴承和上垫环，深沟球轴承套装在芯轴上部，上中心孔上部设有上中心孔环台，深沟球轴承上端抵于上中心孔环台下端，上压帽内侧与芯轴上端外侧固定安装在一起并压紧深沟球轴承上端，上垫环套装在芯轴上部并位于深沟球轴承与叶轮之间；下限位部件包括下压帽、推力轴承和下垫环，推力轴承套装在芯轴下部，下中心孔上部设有下中心孔环槽，推力轴承座于下中心孔环槽内，下压帽内侧与芯轴下端外侧固定安装在一起，下压帽位于下孔板下方，下垫环套装在芯轴下部并位于推力轴承与偏心凸轮之间。
3.根据权利要求2所述的固井用振动装置，其特征在于上压帽与芯轴通过螺纹连接在一起，下压帽与芯轴通过螺纹连接在一起。
4.根据权利要求1或2或3所述的固井用振动装置，其特征在于上孔板上沿圆周均布至少四个直径不小于20mm的上循环孔，下孔板上沿圆周均布至少四个直径不小于20mm的下循环孔。
5.根据权利要求1或2或3所述的固井用振动装置，其特征在于叶轮包括叶片和轮毂，叶片呈倾斜状圆周均布在轮毂上且旋向一致，叶片数量至少为4个且叶片与水平面的夹角为30度到60度之间。
6.根据权利要求4所述的固井用振动装置，其特征在于叶轮包括叶片和轮毂，叶片呈倾斜状圆周均布在轮毂上且旋向一致，叶片数量至少为4个且叶片与水平面的夹角为30度到60度之间。
7.根据权利要求1或2或3或6所述的固井用振动装置，其特征在于芯轴上部外侧设有上限位键，叶轮内侧设有能与上限位键相配合的叶轮键槽，芯轴下部外侧设有下限位键，偏心凸轮内侧设有能与下限位键相配合固定的偏心凸轮键槽。
8.根据权利要求4所述的固井用振动装置，其特征在于芯轴上部外侧设有上限位键，叶轮内侧设有能与上限位键相配合的叶轮键槽，芯轴下部外侧设有下限位键，偏心凸轮内侧设有能与下限位键相配合固定的偏心凸轮键槽。
9.根据权利要求1或2或3或6或8所述的固井用振动装置，其特征在于引鞋头与管接头通过螺纹连接在一起。
10.根据权利要求7所述的固井用振动装置，其特征在于引鞋头与管接头通过螺纹连接在一起。
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