CN109184597B - 一种水力振荡清洗工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水力振荡清洗工具，属于井下工具技术领域。它由上接头、下接头、壳体、涡轮组件、主轴、动阀板、定阀板、筒阀构成；壳体内通过上扶正轴承和下扶正轴承安装有主轴，下扶正轴承一侧的主轴上固装有动阀板，动阀板一侧主轴上装有定阀板，定阀板与壳体内壁固定连接，主轴端头通过联轴器连接有筒阀，筒阀对应的下接头圆周上均布有射流喷孔。该工具在钻井的过程中通过两个阀门的相互作用，使钻井液在腔体内产生憋压，利用压力脉冲释放的液压达到振动和冲洗碎屑的目的，且能对钻具进行润滑从而防止卡钻，解决了现有钻井器械因岩屑多，钻具磨损率高，以及托压现象导致工作进程低，钻具不润滑影响工作效率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种水力振荡清洗工具，属于井下工具技术领域。
背景技术
在石油开发的过程中，很多石油资源受地形的限制，钻井架不能设置在地底石油的垂直地面上，合适的钻井位置有时离地底石油距离较远，为了钻取地底石油，传统的钻井工作方式是采用长水平钻井、多分支水平钻井和大斜度钻井的方式；长水平钻井和多分支水平钻井，产生很多岩屑，容易出现托压现象，造成钻具与井壁岩屑处于静摩擦状态，导致无法有效的对钻杆施加钻压，钻压传递不到钻头，阻碍钻井工作进度；大斜度钻井方式使钻杆与井壁间的摩擦阻力明显增大，影响钻具钻井的动力，降低钻井工作效率；在钻井的过程中，岩屑不及时清除，容易造成卡钻，同时对钻具磨损大，损坏钻井设备，增加钻井工作成本；因此，研制一种能清洗岩屑，润滑钻具，防止卡钻，提高工作效率的水力振荡清洗工具，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单、性能稳定、操作方便、能对钻具进行润滑并防止出现托压卡钻的现象，以解决传统钻井方式因岩屑多磨损率高，出现托压现象导致工作进程低，钻具不润滑影响工作效率，导致成本偏高问题的水力振荡清洗工具。
本发明的技术方案是：
一种水力振荡清洗工具，它由上接头、下接头、壳体、涡轮组件、主轴、动阀板、定阀板、筒阀构成；其特征在于：壳体的一端螺纹安装有上接头，壳体的另一端螺纹安装有下接头；壳体内通过上扶正轴承和下扶正轴承安装有主轴，上扶正轴承和下扶正轴承之间的主轴上设置有涡轮组件，下扶正轴承一侧的主轴上固装有动阀板，动阀板一侧主轴上装有定阀板，定阀板与壳体内壁固定连接，主轴端头的下接头内安装有筒阀，筒阀通过联轴器与主轴连接，筒阀对应的下接头圆周上均布有射流喷孔。
所述的筒阀为圆筒密封体，筒阀一端的端面上设置有连接杆，连接杆外围的端面上均布有三个进液孔，筒阀另一端的端面上均布有三个出液孔，筒阀的圆周上与射流喷孔对应状设置有射流孔。
所述的筒阀前端的下接头内设置有堵板，堵板上均布堵板出液孔。
所述的动阀板和定阀板分别为圆盘状，动阀板和定阀板的圆周上均布有液流孔，动阀板和定阀板之间紧密贴合连接，定阀板与主轴之间滑动连接。
本发明的优点在于：
该水力振荡清洗工具结构简单、性能稳定、操作方便，在钻井的过程中可实现径向与轴向的多方位水力振动，可以将钻进过程中钻具与井壁产生的静摩擦转变为滑动摩擦；通过定阀板和筒阀的相互作用，使钻井液在腔体内产生憋压，利用压力脉冲释放的液压达到振动和冲洗碎屑的目的，且能对钻具进行润滑从而防止卡钻，解决了现有钻井器械因岩屑多，钻具磨损率高，以及托压现象导致工作进程低，钻具不润滑影响工作效率的问题。
附图说明
图1为本发明的总装配图；
图2为图1中的A放大结构示意图；
图3为筒阀的结构示意图；
图4为图2中A-A向的截面结构示意图；
图5为图2中B-B向的截面结构示意图；
图6为图2中D-D向的截面结构示意图；
图7为图2中E-E向的截面结构示意图。
图中：1、上接头，2、下接头，3、壳体，4、涡轮组件，5、主轴，6、动阀板，7、定阀板，8、筒阀，9、定位圈，10、上扶正轴承，11、下扶正轴承，12、联轴器，13、射流喷孔，14、连接杆，15、进液孔，16、出液孔，17、射流孔，18、堵板，19、堵板出液孔，20、液流孔，21、腔体A，22、腔体B。
具体实施方式
该水力振荡清洗工具由上接头1、下接头2、壳体3、涡轮组件4、主轴5、动阀板6、定阀板7、筒阀8构成；壳体3的一端螺纹安装有上接头1，壳体3的另一端螺纹安装有下接头2，壳体3内通过上扶正轴承10和下扶正轴11承安装有主轴5，上扶正轴承10和下扶正轴承11之间的主轴5上设置有涡轮组件4，涡轮组件4包括涡轮转子和涡轮定子，以在工作中带动主轴5转动，上扶正轴承10与上接头1之间设置有定位圈9，下扶正轴11一侧的壳体3内壁上设置有台肩，台肩配合定位圈9移动主轴5进行轴向限位。
下扶正轴承11一侧的主轴5上固装有动阀板6，动阀板6一侧的主轴5上装有定阀板7，定阀板7与壳体3内壁固定连接，定阀板7与主轴5之间滑动连接，动阀板6和定阀板7分别为圆盘状，动阀板6和定阀板7的圆周上均布有液流孔20，动阀板6和定阀板7之间紧密贴合连接，工作中，主轴5带动动阀板6发生转动，动阀板6相对定阀板7转动，从而使动阀板6和定阀板7圆周上的液流孔20产生周期性的闭合和开启，以控制高压钻井液产生周期性的憋压，形成脉冲。
定阀板7一侧的主轴5端头的下接头2内安装有筒阀8。筒阀8为圆筒密封体，筒阀8一端的端面上设置有连接杆14，筒阀8由连接杆14通过联轴器12与主轴5连接，连接杆14外围的筒阀8端面上均布有三个进液孔15，筒阀8另一端的端面上均布有三个出液孔16，筒阀8的圆周上设置有射流孔17，与射流孔17对应的下接头2圆周上均布有射流喷孔13，射流喷孔13呈倾斜状设置，工作中，在筒阀8的转动作用下，射流孔17与射流喷孔13周期性的闭合或开启。筒阀8前端的下接头2内设置有堵板18，堵板18上设置有2个堵板出液孔19，堵板18与筒阀8滑动密封贴合连接。该水力振荡清洗工具的动阀板6和定阀板7上均布的液流孔20数量为3个，筒阀8圆周上的射流喷孔13数量为2个，并列设置，射流喷孔13为3组，每组2个呈并列设置；工作过程中，由于液流孔20、堵板出液孔19、射流孔17的数量不等，动阀板6和定阀板7上的液流孔20呈开启状态时，筒阀8的出液孔16与堵板出液孔19为封闭状态，筒阀8射流孔17与射流喷孔13呈封闭状态。动阀板6和定阀板7上的液流孔20呈封闭状态时，筒阀8的出液孔16与堵板出液孔19为开启状态，筒阀8射流孔17与射流喷孔13呈开启状态。
工作时，该水力振荡清洗工具达到指定的位置，泵入高压钻井液经上接头1流入壳体3内，进入壳体3内的高压钻井液冲击主轴5上的涡轮组件4从而带动主轴5转动，进而主轴5带动动阀板6转动，同时主轴5通过联轴器12带动筒阀8转动。在动阀板6、筒阀8转动的同时，完成冲击涡轮组件4的高压钻井液汇集于下扶正轴11与动阀板6之间的腔体A21内。
进入腔体A21内的高压钻井液随着动阀板6与定阀板7上的液流孔20周期性的开、闭合而使过流面积发生周期性的变化，并周期性的喷出形成周期性轴向脉冲，该轴向冲击力会使管柱产生轴向振动，由此防止托压卡钻的现象。
由液流孔20喷出的高压钻井液进入至定阀板7与筒阀8之间的腔体B22内，并经进液孔15进入筒阀8内形成憋压，随着主轴5的转动，当动阀板6和定阀板7上的液流孔20呈封闭状态时，筒阀8的出液孔16与堵板出液孔19开启，筒阀8内的高压钻井液经堵板出液孔19周期性喷出，形成一种轴向脉冲并作用至钻头上，该轴向冲击力可辅助钻头破岩。同时筒阀8的射流孔17与射流喷孔13开启。筒阀8内的高压钻井液经射流孔17与射流喷孔13周期性喷出，形成一种径向脉冲，该径向冲击力会对钻头破岩产生的碎屑达到清洗的目的，还可以润滑钻头降低磨损，进而有效提高机械钻速。
Claims (1)
1.一种水力振荡清洗工具，它由上接头（1）、下接头（2）、壳体（3）、涡轮组件（4）、主轴（5）、动阀板（6）、定阀板（7）、筒阀（8）构成；其特征在于：壳体（3）的一端螺纹安装有上接头（1），壳体（3）的另一端螺纹安装有下接头（2）；壳体（3）内通过上扶正轴承（10）和下扶正轴承（11）安装有主轴（5），上扶正轴承（10）和下扶正轴承（11）之间的主轴（5）上设置有涡轮组件（4），下扶正轴承（11）一侧的主轴（5）上固装有动阀板（6），动阀板（6）一侧主轴上装有定阀板（7），定阀板（7）与壳体（3）内壁固定连接，主轴（5）端头通过联轴器（12）连接有筒阀（8），筒阀（8）对应的下接头（2）圆周上均布有呈倾斜状设置的射流喷孔（13）；
所述的筒阀（8）为圆筒密封体，筒阀（8）一端的端面上设置有连接杆（14），筒阀（8）由连接杆（14）通过联轴器（12）与主轴（5）连接，连接杆（14）外围的端面上均布有三个进液孔（15），筒阀（8）另一端的端面上均布有三个出液孔（16），筒阀（8）的圆周上与射流喷孔（13）对应状均布有射流孔（17）；在筒阀（8）的转动作用下，射流孔（17）与射流喷孔（13）周期性的闭合或开启；
所述的筒阀（8）前端的下接头（2）内设置有堵板（18），堵板（18）上设置有堵板出液孔（19）；堵板（18）与筒阀（8）滑动密封贴合连接；
所述的动阀板（6）和定阀板（7）分别为圆盘状，动阀板（6）和定阀板（7）的圆周上均布有液流孔（20），动阀板（6）和定阀板（7）之间紧密贴合连接，定阀板（7）与主轴（5）之间滑动连接；
工作过程中，动阀板（6）和定阀板（7）上的液流孔（20）呈开启状态时，筒阀（8）的出液孔（16）与堵板出液孔（19）为封闭状态，筒阀（8）的射流孔（17）与射流喷孔（13）呈封闭状态；液流孔（20）呈封闭状态时，筒阀（8）的出液孔（16）与堵板出液孔（19）为开启状态，筒阀（8）的射流孔（17）与射流喷孔（13）呈开启状态。
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