CN107448147A - 井下中空式环状脉冲发生短节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下中空式环状脉冲发生短节，上接头和下接头螺纹连接在外壳体的上下两端，中心管固定在外壳体中，上接头与下接头结构相同，均沿中心轴设有通孔，并沿与中心轴呈一定角度的方向上设置多组侧孔，使上接头、中心管和下接头沿中心轴方向设置有一定直径的通孔；中心管中上部有一段截面为带有多组扇形通道的固定叶片的外部扩展部分，在中心管外部扩展部分下部的中心管上安装涡轮组件，涡轮组件的叶片能绕中心管旋转。本发明结构简单，加工方便，产生周期性压力脉冲，为水力振荡器、液力冲击器等多种钻井提速工具提供动力，工具内部沿中心轴方向设置有通孔，可使一定外径尺寸的工具、辅助配件等通过，具有性能稳定，适用范围广的特点。
Description
技术领域
本发明涉及油气钻井技术领域，特别是涉及一种井下中空式环状脉冲发生短节。
背景技术
随着油气勘探开发难度的加大，对油气井钻井装备的要求不断提高，在深井、复杂结构井钻井过程中，井下提速工具可大幅提高钻井机械钻速，降低钻井成本。液压脉冲短节在钻井液作用下产生周期变化的液压脉冲，它是水力振荡器、液力冲击器等多种钻井提速工具的重要组成部分，为其提供动力。
现有液压脉冲短节依靠螺旋转子转动引起阀门周期变化而产生压力脉冲，对加工工艺、材料选型要求高，且脉冲短节内部无法设置通孔，当井下作业条件发生变化，如突发井漏需要加入大颗粒堵漏材料或投球打开井下随钻堵漏阀、井下测量仪器需要使用电缆时，则无法满足生产要求，进而限制了钻井提速工具的使用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，加工方便，产生周期性压力脉冲的井下中空式环状脉冲发生短节。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种井下中空式环状脉冲发生短节，包括上接头、外壳体、中心管、下接头，上接头和下接头螺纹连接在外壳体的上下两端，中心管固定在外壳体中，上接头与下接头结构相同，均沿中心轴设有通孔，并沿与中心轴呈一定角度的方向上设置多组侧孔，上接头的通孔下端内侧有圆槽，中心管上端插入上接头的通孔下端内侧的圆槽，下接头的通孔上端内侧有圆槽，中心管下端插入下接头的通孔上端内侧的圆槽，使上接头、中心管和下接头沿中心轴方向设置有一定直径的贯通孔；中心管中上部有一段外部扩展部分，其外径和外壳体内径尺寸相同，外壳体沿周向上均布紧定螺钉，紧定螺钉穿过外壳体进入中心管外部扩展部分，中心管外部扩展部分截面为带有多组扇形通道的固定叶片；在中心管外部扩展部分下部的中心管上安装涡轮组件，涡轮组件上端和中心管外部扩展部分下端相接触，涡轮组件上端和中心管外部扩展部分下端之间设置有上轴承，涡轮组件下端沿中心管外部依次安装下轴承、定位块和卡簧，使涡轮组件的叶片能绕中心管旋转。
所述上接头和中心管、中心管和下接头之间设有多组“O”型密封圈。
所述涡轮组件的叶片数量比中心管外部扩展部分的固定叶片数量要多。
本发明的有益效果是：本发明的井下中空式环状脉冲发生短节，工具结构简单，加工方便，产生周期性压力脉冲，为水力振荡器、液力冲击器等多种钻井提速工具提供动力，工具内部沿中心轴方向设置有通孔，可使一定外径尺寸的工具、辅助配件等通过，具有性能稳定，适用范围广的特点。
附图说明
图1是本发明的井下中空式环状脉冲发生短节的结构示意图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是图1的B-B剖面图。
图4是图1的C-C剖面图。
图5是图1的D处放大图。
1-上接头；2-外壳体；3-中心管；4-紧定螺钉；5-上轴承；6-涡轮组件；7-下轴承；8-定位块；9-卡簧；10-下接头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1-5所示，本发明的井下中空式环状脉冲发生短节，包括上接头1、外壳体2、中心管3、下接头10，上接头1和下接头10螺纹连接在外壳体2的上下两端，中心管3固定在外壳体2中，上接头1与下接头10结构相同，均沿中心轴设有通孔11，并沿与中心轴呈一定角度的方向上设置多组侧孔12，上接头的通孔11下端内侧有圆槽，中心管3上端插入上接头的通孔下端内侧的圆槽，下接头的通孔上端内侧有圆槽，中心管3下端插入下接头的通孔上端内侧的圆槽，使上接头1、中心管3和下接头10沿中心轴方向设置有一定直径的贯通孔20；中心管3中上部有一段外部扩展部分13，其外径和外壳体2内径尺寸相同，外壳体2沿周向上均布紧定螺钉4，紧定螺钉4穿过外壳体2进入中心管外部扩展部分13，中心管外部扩展部分13截面为带有多组扇形通道的固定叶片14；在中心管外部扩展部分下部的中心管3上安装涡轮组件6，涡轮组件6上端和中心管外部扩展部分13下端相接触，涡轮组件6上端和中心管外部扩展部分下端13之间设置有上轴承5，涡轮组件6下端沿中心管外部依次安装下轴承7、定位块8和卡簧9，使涡轮组件6的叶片能绕中心管3旋转。
所述上接头1和中心管3、中心管3和下接头10之间设有多组“O”型密封圈。
所述涡轮组件6的叶片数量比中心管外部扩展部分13的固定叶片14数量要多。
本发明井下中空式环状脉冲发生短节是多种钻井提速工具的动力部分，上接头1、中心管3和下接头10内部沿中心轴有一定直径的贯通孔20，大颗粒堵漏材料、小球或电缆等可通过该贯通孔20。钻井液进入井下中空式环状脉冲发生短节后，一部分钻井液通过脉冲短节内部通孔流出，另一部分钻井液经过中心管3外部扇形截面通道进入涡轮组件6，驱动涡轮组件6的涡轮叶片沿中心轴旋转，涡轮叶片旋转会周期性封闭一部分中心管3外部扇形流道：当涡轮叶片封闭的流道截面积达到最大时，钻井液流通受阻，中心管3外部扇形流道处压力迅速升高，该压力经由外壳体2和中心管3之间腔体、上接头1内部通孔周边的侧孔向上传递；涡轮叶片继续旋转，打开封闭的流道，液压迅速降低；这样，在钻井液作用下，井下中空式环状脉冲发生短节的上接头1侧孔向上传递周期性压力脉冲。
钻井液通过中心管外部扩展部分的扇形截面流道，进入涡轮组件，驱动涡轮叶片旋转，涡轮叶片旋转过程中，会封闭部分扇形截面流道，使扇形截面流道面积发生周期变化，产生压力脉冲，驱动钻井提速工具功能部件工作；当生产条件变化，需要下入特殊工具或加入大颗粒材料时，内部通孔即可发挥作用。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
Claims (3)
1.一种井下中空式环状脉冲发生短节，包括上接头、外壳体、中心管、下接头，其特征在于，上接头(1)和下接头(10)螺纹连接在外壳体(2)的上下两端，中心管(3)固定在外壳体(2)中，上接头(1)与下接头(10)结构相同，均沿中心轴设有通孔(11)，并沿与中心轴呈一定角度的方向上设置多组侧孔(12)，上接头的通孔(11)下端内侧有圆槽，中心管(3)上端插入上接头的通孔下端内侧的圆槽，下接头的通孔上端内侧有圆槽，中心管(3)下端插入下接头的通孔上端内侧的圆槽，使上接头(1)、中心管(3)和下接头(10)沿中心轴方向设置有一定直径的贯通孔(20)；中心管(3)中上部有一段外部扩展部分(13)，其外径和外壳体(2)内径尺寸相同，外壳体(2)沿周向上均布紧定螺钉(4)，紧定螺钉(4)穿过外壳体(2)进入中心管外部扩展部分(13)，中心管外部扩展部分(13)截面为带有多组扇形通道的固定叶片(14)；在中心管外部扩展部分下部的中心管(3)上安装涡轮组件(6)，涡轮组件(6)上端和中心管外部扩展部分(13)下端相接触，涡轮组件(6)上端和中心管外部扩展部分下端(13)之间设置有上轴承(5)，涡轮组件(6)下端沿中心管外部依次安装下轴承(7)、定位块(8)和卡簧(9)，使涡轮组件(6)的叶片能绕中心管(3)旋转。
2.根据权利要求1所述井下中空式环状脉冲发生短节，其特征在于，所述上接头(1)和中心管(3)、中心管(3)和下接头(10)之间设有多组“O”型密封圈。
3.根据权利要求1所述井下中空式环状脉冲发生短节，其特征在于，所述涡轮组件(6)的叶片数量比中心管外部扩展部分(13)的固定叶片(14)数量要多。
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