CN110145235A - 一种斜契偏心式三维水力振荡器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水力振荡器，具体涉及一种斜契偏心式三维水力振荡器。它由壳体、轴向振荡件和径向振荡件构成，上壳体的一端端口内螺纹安装有上接头，上接头下方的上壳体内活动安装有轴向振荡件，轴向振荡件通过弹簧与上接头连接，上壳体的另一端螺纹安装有下壳体，下壳体内通过推力轴承活动安装有径向振荡件，径向振荡件与轴向振荡件卡合连接，下壳体的底端螺纹安装有下接头。该斜契偏心式三维水力振荡器具有安全可靠和振荡效果好的特点，解决了现有振荡器存有的安全性差和振荡效果单一的问题，满足了油气开发的需要。

Description

一种斜契偏心式三维水力振荡器

技术领域

本发明涉及一种水力振荡器，具体涉及一种斜契偏心式三维水力振荡器。

背景技术

油田在开发过程中，钻头的管柱在钻进时会与井壁接触产生较大的摩擦阻力，导致管柱出现正弦弯曲或者螺旋屈曲，进而出现卡钻事故，影响钻井的工作效率。为了减少钻进过程中的卡钻事故，需要采用振荡器来降低管柱与井壁之间的摩擦，其原理为：振荡器给管柱提供轴向力和径向力，形成振荡效果，从而将管柱与井壁之间的摩擦由静摩擦力转换为动摩擦力，达到降低摩擦的目的。

传统的振荡器受自身的结构限制，振荡模式比较单一，往往只能提供单独的轴向振荡或径向振荡，导致降低摩擦的效果较差，难以满足使用需求，此外，传统的振荡器往往利用电机作为振荡动力源，很容易出现卡顿和烧毁事故，因此需要一种新的振荡器来解决上述的不足。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种安全可靠、振荡效果好，以解决现有振荡器存有的安全性差和振荡效果单一问题的斜契偏心式三维水力振荡器。

本发明的技术方案是：

一种斜契偏心式三维水力振荡器，它由壳体、轴向振荡件和径向振荡件构成，其特征在于：上壳体的一端端口内螺纹安装有上接头，上接头下方的上壳体内活动安装有轴向振荡件，轴向振荡件通过弹簧与上接头连接，上壳体的另一端螺纹安装有下壳体，下壳体内通过推力轴承活动安装有径向振荡件，径向振荡件与轴向振荡件卡合连接，下壳体的底端螺纹安装有下接头。

所述的上壳体的内孔为阶梯状的变径孔。

所述的上接头内固装有定滑移块。

所述的轴向振荡件由套筒、动滑移块、上转轴、涡轮组件、控流凸台和传动杆构成，套筒的一端端口固装有动滑移块，动滑移块下方的套筒内通过推力轴承活动套装有上转轴，上转轴和套筒之间装有涡轮组件，上转轴的底端固装有控流凸台，控流凸台上固装有传动杆。

所述的传动杆由杆体和垫片构成，杆体的顶端端头螺纹安装有螺母，螺母下方的杆体上滑动安装有左垫片和右垫片，左垫片和螺母之间通过弹簧连接，右垫片和杆体之间通过弹簧连接。

所述的杆体为矩形杆，杆体呈T字形。

所述的动滑移块与定滑移块滑动连接，动滑移块和定滑移块由安装盘、限位环和棘齿构成，安装盘上固装有限位环，限位环内的安装盘上呈环状固装有多个棘齿。

所述的安装盘上设置有多个进液孔。

所述的径向振荡件由下转轴、轴帽、偏心盘和传动环构成，下转轴的一端端头螺纹安装有左轴帽，下转轴的另一端端头螺纹安装有右轴帽，右轴帽上螺纹安装有限位套，限位套内间隔设置有左传动环和右传动环，左传动环与右轴帽固定连接，右传动环与传动杆卡合连接，右轴帽和左轴帽之间的下转轴上偏心固装有偏心盘。

所述的下转轴和限位套呈筒状。

所述的左传动环和右传动环的端面上分别呈放射状设置有多个传动齿，左传动环的内孔为圆孔，右传动环的内孔为矩形孔。

本发明的优点在于：

该斜契偏心式三维水力振荡器具有安全可靠和振荡效果好的特点，通过钻井液驱动轴向振荡件工作，轴向振荡件带动径向振荡件工作，避免了电机容易产生的烧毁事故，且轴向振荡件和径向振荡件协同工作，产生三维振荡效果，减小了管柱与井壁之间的摩擦，解决了现有振荡器存有的安全性差和振荡效果单一的问题，满足了油气开发的需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的轴向振荡件的结构示意图；

图3为本发明的定滑移块的结构示意图；

图4为本发明的定滑移块的立体结构示意图；

图5为本发明的传动杆的结构示意图；

图6为本发明的左传动环的结构示意图；

图7为本发明的右传动环的结构示意图。

图中：1、上壳体，2、上接头，3、定滑移块，4、套筒，5、动滑移块，6、上转轴，7、涡轮组件，8、控流凸台，9、传动杆，10、安装盘，11、限位环，12、棘齿，13、进液孔，14、推力轴承，15、液流孔，16、杆体，17、左垫片，18、右垫片，19、下壳体，20、下转轴，21、偏心盘，22、左轴帽，23、右轴帽，24、左传动环，25、右传动环，26、传动齿，27、下接头，28、限位套，29、螺母。

具体实施方式

该斜契偏心式三维水力振荡器由壳体、轴向振荡件和径向振荡件构成，上壳体1的内孔为阶梯状的变径孔，上壳体1的一端端口内螺纹安装有上接头2，上接头2用来连接水泵，从而向该振荡器输入钻井液来提供工作动力，上接头2内固装有定滑移块3。

上接头2下方的上壳体1内活动安装有轴向振荡件，轴向振荡件用来产生轴向的振荡效果，以降低管柱与井壁之间的摩擦。轴向振荡件由套筒4、动滑移块5、上转轴6、涡轮组件7、控流凸台8和传动杆9构成，套筒4的一端通过弹簧与上接头2连接，套筒4的另一端端口固装有动滑移块5，动滑移块5与定滑移块3滑动连接，动滑移块5和定滑移块3由安装盘10、限位环11和棘齿12构成，安装盘10上设置有多个进液孔13，安装盘10上固装有限位环11，限位环11内的安装盘10上呈环状固装有多个棘齿12，动滑移块5和定滑移块3上的棘齿12相互啮合，当动滑移块5和定滑移块3产生相对旋转时，棘齿12在旋转的同时相互远离，从而使动滑移块5和定滑移块3产生相对位移。

动滑移块5下方的套筒4内通过推力轴承14活动套装有上转轴6，上转轴6和套筒4之间装有涡轮组件7，涡轮组件7由转子和定子构成，涡轮组件7的定子固装在套筒4的内壁上，涡轮组件7的转子固装在上转轴6上，当钻井液冲击涡轮组件7时，涡轮组件7的转子带动上转轴6产生旋转，且涡轮组件7下方的套筒4上设置有液流孔15，以便使完成工作的钻井液离开套筒4。

上转轴6的底端固装有控流凸台8，控流凸台8呈圆台状，控流凸台8处的上壳体1的内孔呈喇叭状，控流凸台8用来配合上壳体1的内孔改变流道大小，从而对液压力进行调整。控流凸台8上固装有传动杆9，传动杆9由杆体16和垫片构成，杆体16为矩形杆，杆体16呈T字形，杆体16的顶端端头螺纹安装有螺母29，螺母29下方的杆体16上滑动安装有左垫片17和右垫片18，左垫片17和螺母29之间通过弹簧连接，右垫片18和杆体16之间通过弹簧连接。

上壳体1的另一端螺纹安装有下壳体19，下壳体19内通过推力轴承14活动安装有径向振荡件，径向振荡件由下转轴20、轴帽、偏心盘21和传动环构成，下转轴20呈筒状，下转轴20的一端端头螺纹安装有左轴帽22，下转轴20的另一端端头螺纹安装有右轴帽23，右轴帽23和左轴帽22配合推力轴承14对下转轴20进行轴向限位。

右轴帽23上螺纹安装有限位套28，限位套28呈筒状，限位套28内间隔设置有左传动环24和右传动环25，左传动环24和右传动环25的端面上分别呈放射状设置有多个传动齿26，传动齿26用来传导旋转力，右传动环25在工作过程中通过传动齿26带动左传动环24旋转。左传动环24与右轴帽23固定连接，以便将旋转力通过右轴帽23传递给下转轴20，左传动环24的内孔为圆孔，且左传动环24内孔的孔径大于传动杆9的直径，防止与传动杆9产生干涉，右传动环25与传动杆9卡合连接，且右传动环25位于杆体16上的左垫片17和右垫片18之间，以便在工作过程中随传动杆9轴向运动，右传动环25的内孔为矩形孔，以便在工作过程中随传动杆9同步旋转。右轴帽23和左轴帽22之间的下转轴20上偏心固装有偏心盘21，偏心盘21在工作过程中随下转轴20同步旋转，从而产生径向的振荡效果，以降低管柱与井壁之间的摩擦。下壳体19的底端螺纹安装有下接头27，下接头27用来排出壳体内的钻井液。

该振荡器的工作过程为：钻井液通过上接头2进入该振荡器，然后钻井液通过动滑移块5和定滑移块3上的进液孔13进入套筒4的内孔，进入套筒4内孔的钻井液冲击涡轮组件7，使上转轴6产生旋转，且沿着上接头2向下接头27的方向看，上转轴6为顺时针旋转。

动滑移块5随上转轴6同步顺时针旋转，由于定滑移块3为固定状态，当动滑移块5旋转时，动滑移块5和定滑移块3的棘齿12产生相对旋转，动滑移块5和定滑移块3上对应棘齿12的坡面在保持贴合的同时产生了相对滑动，对应棘齿12在滑动时使动滑移块5和定滑移块3相互远离，由于定滑移块3为固定状态，因此动滑移块5带动下方的套筒4和上转轴6向下运动。

套筒4在向下运动的同时压缩弹簧，上转轴6在向下运动的同时保持顺时针旋转，且上转轴6带动控流凸台8和传动杆9向下运动并顺时针旋转。控流凸台8在向下运动时与上壳体1喇叭状的内孔相配合，缩小了该处的流道，从而使上壳体1内的液压力增大。

传动杆9向下运动时，杆体16带动右传动环25向左传动环24靠近，直到右传动环25与左传动环24啮合，由于杆体16仍在向下运动，右传动环25相对于杆体16产生相对移动，右垫片18与杆体16之间的弹簧被压缩，左垫片17与螺母29之间的弹簧被拉伸；同时杆体16带动右传动环25旋转，右传动环25带动左传动环24旋转，左传动环24通过右轴帽23将旋转力传递给下转轴20，下转轴20带动偏心盘21旋转，偏心盘21在转动过程中产生径向的振荡。

当动滑移块5继续旋转时，动滑移块5和定滑移块3的棘齿12相对滑动到了极限位置，然后动滑移块5和定滑移块3相对应的棘齿12失去接触且相互错开，套筒4在弹簧作用下复位，动滑移块5随套筒4复位，同时动滑移块5撞击定滑移块3产生冲击，此时传动杆9和控流凸台8也向上移动复位，当控流凸台8远离上壳体1喇叭状的内孔时，流道增大使上壳体1内的液压力减小，液压力的变化和动滑移块5的冲击产生轴向的振荡，由于钻井液不断驱动上转轴6旋转，因此会周期性出现轴向的振荡。

该斜契偏心式三维水力振荡器具有安全可靠和振荡效果好的特点，通过钻井液驱动轴向振荡件工作，轴向振荡件带动径向振荡件工作，避免了电机容易产生的烧毁事故，且轴向振荡件和径向振荡件协同工作，产生三维振荡效果，减小了管柱与井壁之间的摩擦，解决了现有振荡器存有的安全性差和振荡效果单一的问题，满足了油气开发的需要。

Claims (10)

1.一种斜契偏心式三维水力振荡器，它由壳体、轴向振荡件和径向振荡件构成，其特征在于：上壳体（1）的一端端口内螺纹安装有上接头（2），上接头（2）下方的上壳体（1）内活动安装有轴向振荡件，轴向振荡件通过弹簧与上接头（2）连接，上壳体（1）的另一端螺纹安装有下壳体（19），下壳体（19）内通过推力轴承（14）活动安装有径向振荡件，径向振荡件与轴向振荡件卡合连接，下壳体（19）的底端螺纹安装有下接头（27）。

2.根据权利要求1所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的上接头（2）内固装有定滑移块（3）。

3.根据权利要求1所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的轴向振荡件由套筒（4）、动滑移块（5）、上转轴（6）、涡轮组件（7）、控流凸台（8）和传动杆（9）构成，套筒（4）的一端端口固装有动滑移块（5），动滑移块（5）下方的套筒（4）内通过推力轴承（14）活动套装有上转轴（6），上转轴（6）和套筒（4）之间装有涡轮组件（7），上转轴（6）的底端固装有控流凸台（8），控流凸台（8）上固装有传动杆（9）。

4.根据权利要求3所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的传动杆（9）由杆体（16）和垫片构成，杆体（16）的顶端端头螺纹安装有螺母（29），螺母（29）下方的杆体（16）上滑动安装有左垫片（17）和右垫片（18），左垫片（17）和螺母（29）之间通过弹簧连接，右垫片（18）和杆体（16）之间通过弹簧连接。

5.根据权利要求4所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的杆体（16）为矩形杆，杆体（16）呈T字形。

6.根据权利要求3所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的动滑移块（5）与定滑移块（3）滑动连接，动滑移块（5）和定滑移块（3）由安装盘（10）、限位环（11）和棘齿（12）构成，安装盘（10）上固装有限位环（11），限位环（11）内的安装盘（10）上呈环状固装有多个棘齿（12）。

7.根据权利要求6所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的安装盘（10）上设置有多个进液孔（13）。

8.根据权利要求1所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的径向振荡件由下转轴（20）、轴帽、偏心盘（21）和传动环构成，下转轴（20）的一端端头螺纹安装有左轴帽（22），下转轴（20）的另一端端头螺纹安装有右轴帽（23），右轴帽（23）上螺纹安装有限位套（28），限位套（28）内间隔设置有左传动环（24）和右传动环（25），左传动环（24）与右轴帽（23）固定连接，右传动环（25）与传动杆（9）卡合连接，右轴帽（23）和左轴帽（22）之间的下转轴（20）上偏心固装有偏心盘（21）。

9.根据权利要求8所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的下转轴（20）和限位套（28）呈筒状。

10.根据权利要求8所述的一种斜契偏心式三维水力振荡器，其特征在于：所述的左传动环（24）和右传动环（25）的端面上分别呈放射状设置有多个传动齿（26），左传动环（24）的内孔为圆孔，右传动环（25）的内孔为矩形孔。