CN108868615A - 一种水力振荡器脉冲压力发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水力振荡器领域，具体涉及一种水力振荡器脉冲压力发生装置，包括上接头、螺杆定子、螺杆转子和定阀接头，上接头一侧和螺杆定子一侧固定连接，螺杆转子匹配设置于螺杆定子内，螺杆转子和螺杆定子啮合匹配设置，螺杆定子另一侧和定阀接头一侧固定连接，上接头内贯穿开设有上接头过流道，上接头过流道通过上止推器与螺杆转子连接，转子喷嘴设置于螺杆转子前部，螺杆转子后部和动阀偏心体组件连接，动阀偏心体组件和动阀体组件连接，动阀体组件和静阀体组件连接，动阀偏心体组件、动阀体组件和静阀体组件均设置于定阀体腔内；本发明螺杆转子为空心螺杆结构，达到调节大排量情况下，降低工具压耗，满足工具现场实用性的要求。

Description

一种水力振荡器脉冲压力发生装置

技术领域

本发明涉及水力振荡器领域，具体涉及一种水力振荡器脉冲压力发生装置。

背景技术

目前，钻井井型以水平井、大位移井居多。在施工过程中由于井斜角大，重力效应突出，引起上提、下放钻柱的阻力增加；下部钻具易屈曲自锁，钻具承受着复杂的交变应力作用，钻柱摩擦力矩大；传递扭矩困难等因素，导致滑动钻进时托压严重，严重制约着钻井速度的发展。

目前解决施工中定向托压问题主要有几种方式: 增加钻井液润滑性但这样增加钻井液成本，或采用旋转导但这样价格昂贵。

而如何从三维振动方向进行设计，使得钻具能够同时产生水平方向上振动和钻具蠕动是亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供了一种水力振荡器脉冲压力发生装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水力振荡器脉冲压力发生装置，包括上接头、螺杆定子、螺杆转子和定阀接头，上接头一侧和螺杆定子一侧固定连接，螺杆转子匹配设置于螺杆定子内，螺杆转子和螺杆定子啮合匹配设置，螺杆定子另一侧和定阀接头一侧固定连接，上接头内贯穿开设有上接头过流道，上接头过流道通过上止推器与螺杆转子连接，转子喷嘴设置于螺杆转子前部，螺杆转子后部和动阀偏心体组件连接，动阀偏心体组件和动阀体组件连接，动阀体组件和静阀体组件连接，动阀偏心体组件、动阀体组件和静阀体组件均设置于定阀体腔内；

所述螺杆定子一端开设有螺杆定子前腔，螺杆定子另一端开设有螺杆定子后腔，螺杆转子为空心螺杆结构，螺杆转子内中部开设有螺杆过流腔，螺杆过流腔截面为圆形且从螺杆转子的前端延伸至螺杆转子的后端，螺杆转子一端设有螺杆转子接头。

所述上接头过流道包括上接头入口过流道和上接头出口过流通道，上接头入口过流道和上接头出口过流通道依次连通，上接头出口过流通道与上接头止推槽相连通，上接头固定连接上止推器，上接头侧面开设有上接头槽，上接头槽为倾斜状，上接头槽前部开设有上接头密封槽，上接头密封槽内安装有上接头密封垫，上接头槽与螺杆定子前腔边缘匹配设置并通过上接头密封垫密封，上接头槽突出进入螺杆定子前腔内。

所述上止推器包括上止推器出口、上止推器前腔、上止推器后腔和上止推器侧流道，上止推器前腔和上止推器后腔依次开设于上止推器内且上止推器前腔直径大于上止推器后腔直径，上止推器出口开设于上止推器侧面中部，上止推器一侧安装于上接头止推槽内并且上止推器前腔与上接头出口过流通道相连通，上止推器侧流道倾斜开设于上止推器前腔两侧，上止推器侧流道与螺杆定子前腔后部相连通，上止推器另一侧设置于螺杆定子前腔内并与螺杆转子相连接，上止推器一端与上接头过流道连通，另一端通过转子喷嘴腔与转子喷嘴连通。

所述上接头过流道与上接头止推槽连接，螺杆过流腔前端设有转子喷嘴放置腔，转子喷嘴安装于转子喷嘴放置腔内，上止推器通过转子喷嘴与螺杆过流腔连接。

所述定阀接头一端开设有定阀接头槽，定阀接头槽为倾斜状，定阀接头槽与螺杆定子后腔边缘匹配设置并通过定阀接头密封垫连接，定阀体腔包括第一定阀接头腔、第二定阀接头腔、静阀体腔和定阀体流道，第一定阀接头腔、第二定阀接头腔、静阀体腔和定阀体流道相连通，动阀偏心体组件设置于第一定阀接头腔内，动阀体组件设置于第二定阀接头腔内，静阀体组件设置于静阀体腔内并与定阀体流道相连通。

所述动阀偏心体组件包括动阀偏心轴体，动阀偏心轴体侧面固定连接有动阀偏心部，动阀偏心轴体内沿轴线方向依次开设有动阀偏心体凹槽、第一动阀偏心体过流腔和第二动阀偏心体过流腔，动阀偏心体凹槽开设于动阀偏心轴体一端，动阀偏心轴体连接轴设置于动阀偏心轴体另一端，第一动阀偏心体过流腔一端和动阀偏心体凹槽连接，第二动阀偏心体过流腔和第一动阀偏心体过流腔连接，第二动阀偏心体过流腔直径小于第一动阀偏心体过流腔直径，动阀偏心体凹槽与螺杆转子接头一端匹配固定连接，转子过流通道与第一动阀偏心体过流腔和第二动阀偏心体过流腔相连通。

所述动阀体组件包括动阀体本体、动阀体凹槽、动阀体本体过流腔和动阀体过流孔，阀体本体一端开设有动阀体凹槽，动阀体凹槽与动阀偏心轴体连接轴匹配设置，动阀体本体内设有动阀体本体过流腔，动阀体凹槽和动阀体本体过流腔相连通，动阀体本体底部开设有动阀体过流孔。

所述静阀体组件包括静阀体本体，静阀体本体上设有静阀体本体孔，静阀体本体孔下部设有静阀体本体流道，静阀体本体设置于静阀体腔内，静阀体本体底部设有定阀体减震胶垫，定阀体减震胶垫设置于静阀体本体与静阀体腔侧壁之间的空隙内，静阀体本体流道与定阀体流道连通。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

1、螺杆转子为空心螺杆结构，达到调节大排量情况下，降低工具压耗，满足工具现场实用性的要求；

2、转子喷嘴调节工具压耗满足在不同排量情况下，工具工作性能最优；

3、动阀偏心体组件的运动过程中能达到通过增大涡流的大小，调整工具水平振动方向振幅。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1中A-A结构示意图。

图3是图2中B-B结构示意图。

图4是本发明中动阀偏心体组件俯视结构示意图。

图5是本发明中转子喷嘴俯视结构示意图。

图6是图2中A处放大结构示意图。

图7是图2中B处放大结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明,实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

如图1-7所示的一种水力振荡器脉冲压力发生装置，包括上接头1、螺杆定子4、螺杆转子5和定阀接头6，上接头1一侧和螺杆定子4一侧固定连接，螺杆转子5匹配设置于螺杆定子4内，螺杆转子5和螺杆定子4啮合匹配设置，螺杆定子4另一侧和定阀接头6一侧固定连接，上接头1内贯穿开设有上接头过流道101，上接头过流道101通过上止推器2与螺杆转子5连接，转子喷嘴3设置于螺杆转子5前部，螺杆转子5后部和动阀偏心体组件7连接，动阀偏心体组件7和动阀体组件8连接，动阀体组件8和静阀体组件9连接，动阀偏心体组件7、动阀体组件8和静阀体组件9均设置于定阀体腔内；所述螺杆定子4一端开设有螺杆定子前腔401，螺杆定子4另一端开设有螺杆定子后腔402，螺杆转子5为空心螺杆结构，螺杆转子5内中部开设有螺杆过流腔501，螺杆过流腔501截面为圆形且从螺杆转子5的前端延伸至螺杆转子5的后端，螺杆转子5一端设有螺杆转子接头503。在实际使用中因为压耗与排量成正比，钻井液在进入螺杆内后一部分进入螺杆定子与转子之间的间隙，另一部分进入螺杆转子5内中部开设的螺杆过流腔501内，采用螺杆转子5内中部开设的螺杆过流腔501起到钻井液排量分流的作用，从而根据不同情况灵活控制降低压耗。上接头过流道101包括上接头入口过流道1011和上接头出口过流通道1012，上接头入口过流道1011和上接头出口过流通道1012依次连通，上接头出口过流通道1012与上接头止推槽103相连通，上接头1固定连接上止推器2，上接头1侧面开设有上接头槽102，上接头槽102为倾斜状，上接头槽102前部开设有上接头密封槽1021，上接头密封槽1021内安装有上接头密封垫1022，上接头槽102与螺杆定子前腔401边缘匹配设置并通过上接头密封垫1022密封，上接头槽102突出进入螺杆定子前腔401内。上止推器2包括上止推器出口201、上止推器前腔202、上止推器后腔203和上止推器侧流道204，上止推器前腔202和上止推器后腔203依次开设于上止推器2内且上止推器前腔202直径大于上止推器后腔203直径，上止推器出口201开设于上止推器2侧面中部，上止推器2一侧安装于上接头止推槽103内并且上止推器前腔202与上接头出口过流通道1012相连通，上止推器侧流道204倾斜开设于上止推器前腔202两侧，上止推器侧流道204与螺杆定子前腔401后部相连通，上止推器2另一侧设置于螺杆定子前腔401内并与螺杆转子5相连接，上止推器2一端与上接头过流道101连通，另一端通过转子喷嘴腔504与转子喷嘴3连通。转子喷嘴3中部开设有一个喷嘴孔301在实际使用过程中可以设计多个具有不同直径喷嘴孔301的转子喷嘴3，根据需要选取具有不同直径喷嘴孔301的转子喷嘴3安装于转子喷嘴放置腔502内，因为安装不同转子喷嘴3所对应的进入螺杆过流腔501内的钻井液流量不同，因此可以根据实际情况提前选择具有不同喷嘴孔301直径的转子喷嘴3安装，从而使得螺杆过流腔501具有合适的分流量，从而降低压耗。上接头过流道101与上接头止推槽103连接，螺杆过流腔501前端设有转子喷嘴放置腔502，转子喷嘴3安装于转子喷嘴放置腔502内，上止推器2通过转子喷嘴3与螺杆过流腔501连接。定阀接头6一端开设有定阀接头槽601，定阀接头槽601为倾斜状，定阀接头槽601与螺杆定子后腔402边缘匹配设置并通过定阀接头密封垫602连接，定阀体腔包括第一定阀接头腔603、第二定阀接头腔604、静阀体腔605和定阀体流道606，第一定阀接头腔603、第二定阀接头腔604、静阀体腔605和定阀体流道606相连通，动阀偏心体组件7设置于第一定阀接头腔603内，动阀体组件8设置于第二定阀接头腔604内，静阀体组件9设置于静阀体腔605内并与定阀体流道606相连通。动阀偏心体组件7包括动阀偏心轴体700，动阀偏心轴体700侧面固定连接有动阀偏心部705，动阀偏心轴体700内沿轴线方向依次开设有动阀偏心体凹槽701、第一动阀偏心体过流腔702和第二动阀偏心体过流腔703，动阀偏心体凹槽701开设于动阀偏心轴体700一端，动阀偏心轴体连接轴704设置于动阀偏心轴体700另一端，第一动阀偏心体过流腔702一端和动阀偏心体凹槽701连接，第二动阀偏心体过流腔703和第一动阀偏心体过流腔702连接，第二动阀偏心体过流腔703直径小于第一动阀偏心体过流腔702直径，动阀偏心体凹槽701与螺杆转子接头503一端匹配固定连接，转子过流通道501与第一动阀偏心体过流腔702和第二动阀偏心体过流腔703相连通。动阀偏心体组件7是通过旋转产生水平方向上振动，在运动过程中带动定阀体腔内的钻井液进一步产生涡流作用，配合螺杆定子内钻井液，调整工具水平振动方向振幅。动阀体组件8包括动阀体本体800、动阀体凹槽801、动阀体本体过流腔804和动阀体过流孔803，阀体本体800一端开设有动阀体凹槽801，动阀体凹槽801与动阀偏心轴体连接轴704匹配设置，动阀体本体8内设有动阀体本体过流腔804，动阀体凹槽801和动阀体本体过流腔804相连通，动阀体本体8底部开设有动阀体过流孔803。静阀体组件9包括静阀体本体900，静阀体本体900上设有静阀体本体孔901，静阀体本体孔901下部设有静阀体本体流道902，静阀体本体900设置于静阀体腔605内，静阀体本体900底部设有定阀体减震胶垫903，定阀体减震胶垫903设置于静阀体本体9与静阀体腔605侧壁之间的空隙内，静阀体本体流道902与定阀体流道606连通。动阀体组件8和静阀体组件9通过旋转改变钻井液过流面积，产生压力脉冲，通过压力脉冲驱动推进器工作，产生轴向的振动，最后使得钻具产生蠕动，使得钻具有滑动摩擦，改变为蠕动摩擦滚动摩擦，使得钻具和井壁摩擦系数降低，降低钻具磨阻。

具体的钻井液进入上接头1内的上接头过流道101进入上止推器2，经分流一部分进入螺杆定子4和螺杆转子5，一部分经过螺杆转子5内的螺杆过流腔501，钻井液在定阀体腔内被动阀偏心体组件7作用产生涡流作用，配合螺杆定子内钻井液，调整工具水平振动方向振幅，阀体组件8和静阀体组件9通过旋转改变钻井液过流面积，产生压力脉冲，通过压力脉冲驱动推进器图中未示工作，产生轴向的振动，最后使得钻具产生蠕动。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于：包括上接头（1）、螺杆定子（4）、螺杆转子（5）和定阀接头（6），上接头（1）一侧和螺杆定子（4）一侧固定连接，螺杆转子（5）匹配设置于螺杆定子（4）内，螺杆转子（5）和螺杆定子（4）啮合匹配设置，螺杆定子（4）另一侧和定阀接头（6）一侧固定连接，上接头（1）内贯穿开设有上接头过流道（101），上接头过流道（101）通过上止推器（2）与螺杆转子（5）连接，转子喷嘴（3）设置于螺杆转子（5）前部，螺杆转子（5）后部和动阀偏心体组件（7）连接，动阀偏心体组件（7）和动阀体组件（8）连接，动阀体组件（8）和静阀体组件（9）连接，动阀偏心体组件（7）、动阀体组件（8）和静阀体组件（9）均设置于定阀体腔内；

所述螺杆定子（4）一端开设有螺杆定子前腔（401），螺杆定子（4）另一端开设有螺杆定子后腔（402），螺杆转子（5）为空心螺杆结构，螺杆转子（5）内中部开设有螺杆过流腔（501），螺杆过流腔（501）截面为圆形且从螺杆转子（5）的前端延伸至螺杆转子（5）的后端，螺杆转子（5）一端设有螺杆转子接头（503）。

2.根据权利要求1所述的水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于:所述所述上接头过流道（101）包括上接头入口过流道（1011）和上接头出口过流通道（1012），上接头入口过流道（1011）和上接头出口过流通道（1012）依次连通，上接头出口过流通道（1012）与上接头止推槽（103）相连通，上接头（1）固定连接上止推器（2），上接头（1）侧面开设有上接头槽（102），上接头槽（102）为倾斜状，上接头槽（102）前部开设有上接头密封槽（1021），上接头密封槽（1021）内安装有上接头密封垫（1022），上接头槽（102）与螺杆定子前腔（401）边缘匹配设置并通过上接头密封垫（1022）密封，上接头槽（102）突出进入螺杆定子前腔（401）内。

3.根据权利要求2所述的所述的水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于:所述上止推器（2）包括上止推器出口（201）、上止推器前腔（202）、上止推器后腔（203）和上止推器侧流道（204），上止推器前腔（202）和上止推器后腔（203）依次开设于上止推器（2）内且上止推器前腔（202）直径大于上止推器后腔（203）直径，上止推器出口（201）开设于上止推器（2）侧面中部，上止推器（2）一侧安装于上接头止推槽（103）内并且上止推器前腔（202）与上接头出口过流通道（1012）相连通，上止推器侧流道（204）倾斜开设于上止推器前腔（202）两侧，上止推器侧流道（204）与螺杆定子前腔（401）后部相连通，上止推器（2）另一侧设置于螺杆定子前腔（401）内并与螺杆转子（5）相连接，上止推器（2）一端与上接头过流道（101）连通，另一端通过转子喷嘴腔（504）与转子喷嘴（3）连通。

4.根据权利要求2所述的水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于:所述上接头过流道（101）与上接头止推槽（103）连接，螺杆过流腔（501）前端设有转子喷嘴放置腔（502），转子喷嘴（3）安装于转子喷嘴放置腔（502）内，上止推器（2）通过转子喷嘴（3）与螺杆过流腔（501）连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于:所述定阀接头（6）一端开设有定阀接头槽（601），定阀接头槽（601）为倾斜状，定阀接头槽（601）与螺杆定子后腔（402）边缘匹配设置并通过定阀接头密封垫（602）连接，定阀体腔包括第一定阀接头腔（603）、第二定阀接头腔（604）、静阀体腔（605）和定阀体流道（606），第一定阀接头腔（603）、第二定阀接头腔（604）、静阀体腔（605）和定阀体流道（606）相连通，动阀偏心体组件（7）设置于第一定阀接头腔（603）内，动阀体组件（8）设置于第二定阀接头腔（604）内，静阀体组件（9）设置于静阀体腔（605）内并与定阀体流道（606）相连通。

6.根据权利要求5所述的水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于:所述动阀偏心体组件（7）包括动阀偏心轴体（700），动阀偏心轴体（700）侧面固定连接有动阀偏心部（705），动阀偏心轴体（700）内沿轴线方向依次开设有动阀偏心体凹槽（701）、第一动阀偏心体过流腔（702）和第二动阀偏心体过流腔（703），动阀偏心体凹槽（701）开设于动阀偏心轴体（700）一端，动阀偏心轴体连接轴（704）设置于动阀偏心轴体（700）另一端，第一动阀偏心体过流腔（702）一端和动阀偏心体凹槽（701）连接，第二动阀偏心体过流腔（703）和第一动阀偏心体过流腔（702）连接，第二动阀偏心体过流腔（703）直径小于第一动阀偏心体过流腔（702）直径，动阀偏心体凹槽（701）与螺杆转子接头（503）一端匹配固定连接，转子过流通道（501）与第一动阀偏心体过流腔（702）和第二动阀偏心体过流腔（703）相连通。

7.根据权利要求6所述的水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于:所述动阀体组件（8）包括动阀体本体（800）、动阀体凹槽（801）、动阀体本体过流腔（804）和动阀体过流孔（803），阀体本体（800）一端开设有动阀体凹槽（801），动阀体凹槽（801）与动阀偏心轴体连接轴（704）匹配设置，动阀体本体（8）内设有动阀体本体过流腔（804），动阀体凹槽（801）和动阀体本体过流腔（804）相连通，动阀体本体（8）底部开设有动阀体过流孔（803）。

8.根据权利要求7所述的水力振荡器脉冲压力发生装置，其特征在于:所述静阀体组件（9）包括静阀体本体（900），静阀体本体（900）上设有静阀体本体孔（901），静阀体本体孔（901）下部设有静阀体本体流道（902），静阀体本体（900）设置于静阀体腔（605）内，静阀体本体（900）底部设有定阀体减震胶垫（903），定阀体减震胶垫（903）设置于静阀体本体（9）与静阀体腔（605）侧壁之间的空隙内，静阀体本体流道（902）与定阀体流道（606）连通。