CN107387003A - 一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，属于石油钻采井下工具技术领域。它由外壳体、旋转轴、阀轮和叶轮构成；外壳体内装有旋转轴，旋转轴的中间部位安装有阀轮，阀轮与上轴承座和下轴承座之间的旋转轴上装有叶轮；与阀轮对应的外壳体圆周上均布有旁通孔。该脉冲射流阀工作过程中，在流体的作用下通过叶轮带动旋转轴转动，进而带动阀轮转动周期性的启闭旁通孔，从而使钻井液能够间断性的喷出旁通孔，达到脉冲的目的，可有效防止岩屑沉降、减少钻井发生沉屑卡钻的几率，解决了现有水平井段环空岩屑堆积易造成钻柱高扭矩和高阻力，粘附卡钻，造成下套管和固井困难的问题，对提高钻井效率和经济效益具有积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，属于石油钻采井下工具技术领域。
背景技术
水平井钻井技术已成为薄层油气藏勘探开发的重要手段，其突出特点是井眼穿过油层的长度较长，增加了井与油层的接触表面积，从而使油井的单井产量高，油井的生产速度快，减少了生产时间。水平井还可以连续贯穿几个薄油层，从而使不具有工业开采价值的油层也能进行生产，提高了原油的采收率。同时，水平井在具有天然裂缝的岩层中，可以将天然裂缝相互连接起来，由于天然裂缝的渗透率要远大于岩石基质的渗透率，降低了油气流入井筒的压力损耗，形成阻力很小的输油线路，从而可以使一大批用直井或普通定向井无开采价值的油藏具有工业开采价值。
水平井因其优点而在石油天然气钻井中得到了广泛的应用，但因水平井携岩等问题而制约着水平井钻井技术的发展。水平井段环空岩屑堆积易造成钻柱高扭矩和高阻力，粘附卡钻，造成下套管和固井困难，钻具磨损大，测井仪器下井难等问题。查阅文献了解到,西南石油大学提出了气体钻井防沉屑工具，并对该工具的分流继能机理进行了可行性研究，得出该工具具有分流继能功能,可有效提高对岩屑的推举能力。为更为有效的提高长水平井岩屑运移能力，预防岩屑成床卡钻，脉冲射流可有效解决该技术难题，现已有提高机械钻速的钻井射流破岩工具，但是没有防止井眼岩屑卡钻用的脉冲射流阀。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种可有效防止岩屑沉降、减少钻井发生沉屑卡钻的几率，进而有效提高钻井效率和经济效益的防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀。
本发明的技术方案是：
一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，它由外壳体、旋转轴、阀轮和叶轮构成；其特征在于：外壳体的中心孔内通过上轴承座和下轴承座装有旋转轴，旋转轴的中间部位安装有阀轮，阀轮与上轴承座和下轴承座之间的旋转轴上装有叶轮；与阀轮对应的外壳体圆周上均布有旁通孔；旁通孔与外壳体的中心孔连通。
所述的中心孔为台阶孔，中心孔的一端设置有管螺纹，下轴承座与台阶处的中心孔过盈配合，上轴承座与管螺纹螺纹连接。
所述的阀轮和叶轮上分别设置有键口，与阀轮和叶轮对应的旋转轴上分别设置有键槽，阀轮和叶轮分别由平键通过键口和键槽的配合与旋转轴连接固定。
所述的外壳体一端设置有公螺纹，外壳体的另一端设置有母螺纹。
所述的叶轮由叶片和装配环构成，装配环的圆周上均布有多个叶片，叶片为小包角叶片，叶片数量为3—8个。
所述的阀轮由装配套环和阀板构成，装配套环上通过连接柄焊装有阀板。
所述的阀板为弧形板。
所述的上轴承座和下轴承座分别由支撑环、轴承和安装环构成，支撑环内设置有安装环，支撑环和安装环之间通过肋板连接国定，安装环内设置有装配台阶，轴承通过装配台阶安装在安装环内。
所述的上轴承座的支撑环圆周上设置有外螺纹。
本发明的有益效果在于：
该防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀工作过程中，在流体的作用下通过叶轮带动旋转轴转动，进而带动阀轮转动周期性的启闭旁通孔，从而使钻井液能够间断性的喷出旁通孔，达到脉冲的目的，可有效防止岩屑沉降、减少钻井发生沉屑卡钻的几率，解决了现有水平井段环空岩屑堆积易造成钻柱高扭矩和高阻力，粘附卡钻，造成下套管和固井困难的问题，该防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，结构简单，安装方便，对提高钻井效率和经济效益具有积极的意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的A-A向剖面图；
图3为本发明的外壳体的结构示意图；
图4为本发明的叶轮的结构示意图；
图5为本发明的阀轮的结构示意图；
图6为本发明的轴承座的结构示意图。
图中：1、外壳体，2、旋转轴，3、阀轮，4、叶轮，5、上轴承座，6、下轴承座，7、支撑环，8、轴承，9、安装环，10、肋板，11、管螺纹，12、装配套环，13、阀板，14、连接柄，15、旁通孔15，16、叶片，17、装配环。
具体实施方式
该防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀由外壳体1、旋转轴2、阀轮3和叶轮4构成。外壳体1的中心孔内通过上轴承座5和下轴承座6装有旋转轴2。上轴承座5和下轴承座6分别由支撑环7、轴承8和安装环9构成，支撑环7内设置有安装环9，支撑环7和安装环9之间通过肋板10连接国定，安装环9内设置有装配台阶，轴承8通过装配台阶安装在安装环9内。上轴承座5和下轴承座6的轴承8上分别安装有端盖；以在工作中能有效防止因水流中携带的颗粒物进入轴承8，保证轴承8能正常工作。
外壳体1的中心孔为台阶孔，中心孔的一端设置有管螺纹11，下轴承座6与台阶处的中心孔过盈配合，上轴承座5的支撑环7圆周上设置有外螺纹。上轴承座5通过支撑环7圆周上的外螺纹和管螺纹11的配合与外壳体1螺纹连接。
旋转轴2的中间部位安装有阀轮3，阀轮3由装配套环12和阀板13构成，装配套环12上通过连接柄14焊装有阀板13；阀板13为弧形板，与阀轮3对应的外壳体1圆周上均布有旁通孔15；旁通孔15与外壳体的中心孔连通；阀轮3通过阀板13与旁通孔15间歇密封接触。
阀轮3与上轴承座5和下轴承座6之间的旋转轴2上装有叶轮4；叶轮4由叶片16和装配环17构成，装配环17的圆周上均布有3—8个叶片16，叶片16为小包角叶片，以使流体推动叶轮4在产生较大扭矩的同时又不影响其过流特性，以保证水力损失最小。
该脉冲射流阀的阀轮3和叶轮4上分别设置有键口，与阀轮3和叶轮4对应的旋转轴2上分别设置有键槽，阀轮3和叶轮4分别由平键通过键口和键槽的配合与旋转轴2连接固定。
该脉冲射流阀的外壳体1一端设置有公螺纹，外壳体1的另一端设置有母螺纹，以方便外壳体1与其他部件的连接。
该脉冲射流阀工作过程中，在钻井液的冲击的作用下叶轮4带动旋转轴2转动，进而带动阀轮3周期性的转动，由于阀轮3通过阀板13与旁通孔15间歇密封接触。阀轮3转动过程中可周期性的启闭旁通孔15，从而可使外壳体1中心孔内的钻井液能够间断性的喷出旁通孔15，由此达到脉冲的目的，有效防止岩屑沉降、减少钻井发生沉屑卡钻的几率，解决了现有水平井段环空岩屑堆积易造成钻柱高扭矩和高阻力，粘附卡钻，造成下套管和固井困难的问题。
该脉冲射流阀结构简单，安装方便，对提高钻井效率和经济效益具有积极的意义。
Claims (9)
1.一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，它由外壳体（1）、旋转轴（2）、阀轮（3）和叶轮（4）构成；其特征在于：外壳体（1）的中心孔内通过上轴承座（5）和下轴承座（6）装有旋转轴（2），旋转轴（2）的中间部位安装有阀轮（3），阀轮（3）与上轴承座（5）和下轴承座（6）之间的旋转轴（2）上装有叶轮（4）；与阀轮（3）对应的外壳体（1）圆周上均布有旁通孔（15）；旁通孔与旁通孔外壳体（1）的中心孔连通。
2.根据权利要求1所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的外壳体（1）的中心孔为台阶孔，中心孔的一端设置有管螺纹（11），下轴承座（6）与台阶处的中心孔过盈配合，上轴承座（5）通过管螺纹（11）与外壳体（1）螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的阀轮（3）和叶轮（4）上分别设置有键口，与阀轮（3）和叶轮（4）对应的旋转轴（2）上分别设置有键槽，阀轮（3）和叶轮（4）分别由平键通过键口和键槽的配合与旋转轴（2）连接固定。
4.根据权利要求1所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的外壳体（1）一端设置有公螺纹，外壳体（1）的另一端设置有母螺纹。
5.根据权利要求3所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的叶轮（4）由叶片（16）和装配环（17）构成，装配环（17）的圆周上均布有多个叶片（16），叶片（16）为小包角叶片，叶片（16）数量为3—8个。
6.根据权利要求3所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的阀轮（3）由装配套环（12）和阀板（13）构成，装配套环（12）上通过连接柄（14）焊装有阀板（13）。
7.根据权利要求6所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的阀板（13）为弧形板。
8.根据权利要求1所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的上轴承座（5）和下轴承座（6）分别由支撑环（7）、轴承（8）和安装环（9）构成，支撑环（7）内设置有安装环（9），支撑环（7）和安装环（9）之间通过肋板（10）连接国定，安装环（9）内设置有装配台阶，轴承（8）通过装配台阶安装在安装环（9）内。
9.根据权利要求8所述的一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，其特征在于：所述的上轴承座（5）的支撑环（7）圆周上设置有外螺纹。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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