CN112780198B - 一种适用于小井眼水力加压器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种适用于小井眼水力加压器，包括上接头、中心管、外管、下接头活塞、活塞加压杆和弹簧，所述外管的顶部与所述中心管顶部密封连接，所述外管的中部将所述中心管围合在内且所述外管中部与所述中心管之间形成有间隙腔，所述中心管上开设有多个左右贯穿所述中心管管壁且与所述间隙腔连通的泄压孔，所述外管的底部套接在所述下接头活塞外。所述的一种适用于小井眼水力加压器设计简单、安全可靠，将高压钻井液动力转化为轴向推力的效率更高，而且通过卸压孔有序排列和碟簧组配合使用，使得整个加压过程更平稳，减震效果更佳，能通过简单操作获得合理的钻具组合。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井技术领域，尤其涉及一种适用于小井眼水力加压器。
背景技术
水力加压器是一种应用于钻井、修井等作业中的井下工具。它是一种能量转换装置，利用循环泵泵压为动力把液体压能转化为钻压的一项新型钻井技术，改变了常规钻井或其它作业是靠下部钻铤的重量施加钻压的方式，使钻头或下部部分钻具与钻柱中的其他部分柔性连接，将钻铤给予钻头或其它工具的刚性加压变为液力柔性加压，克服了刚性加压的种种弊端，从而达到高速度、高质量、低成本钻井的目的。
水力加压器的工作原理是：工作时，开泵循环泥浆，工具内形成压降，该压降作用在活塞端面上，形成推力，推动活塞下行，直到行程结束为止，该推力就是钻头需要的钻压。
小井眼水力加压器的局限在于管径较小，因而钻井液的过流横截面积也相对较小，所以高压钻井液有效传递给活塞的力也比较小，为了得到较大的推力，现有的小井眼水力加压器结构普遍较为复杂，但由于工作压力较大，高压泥浆很可能或泥浆中的较大颗粒也常常从外套体后端的透气孔进入加压器中，由于水利加压器结构复杂，保养维护起来耗时费力，影响加压器正常工作，甚至保养维护时容易导致加压器损坏等问题。
为此，设计一种适用于小井眼水力加压器，解决以上问题。
发明内容
本发明为克服以上不足，提供一种适用于小井眼水力加压器，包括上接头、中心管、外管、下接头活塞、活塞加压杆和弹簧，所述外管的顶部与所述中心管顶部密封连接，所述外管的中部将所述中心管围合在内且所述外管中部与所述中心管之间形成有间隙腔，所述中心管上开设有多个左右贯穿所述中心管管壁且与所述间隙腔连通的泄压孔，所述外管的底部套接在所述下接头活塞外，所述外管与所述下接头活塞之间的连接方式以所述下接头活塞可在所述外管密封滑动为准，所述下接头活塞上开设有上下垂直贯穿所述下接头活塞的下流中心道和多个下流偏道，多个所述下流偏道以所述下流中心道为中心呈环形等间距状分布；
所述上接头固定在所述中心管顶部，所述活塞加压杆设置在所述中心管内，所述活塞加压杆呈“T”字型，所述弹簧设置在所述活塞加压杆与所述中心管内壁之间；
进一步，优选的，所述活塞加压杆中部开设有限位凹槽，所述中心管上螺纹连接有与所述限位凹槽适配的限位螺栓。
进一步，为了保证密闭性，优选的，所述弹簧顶部与所述活塞加压杆之间设有上垫片，所述弹簧底部与所述中心管之间设有下垫片，所述活塞加压杆与所述中心管之间固定设有上密封圈，所述外管与所述下接头活塞之间设有下密封圈。
优选的，所述下流偏道设置有10个。
优选的，所述弹簧为碟形弹簧。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种适用于小井眼水力加压器设计简单、安全可靠，将高压钻井液动力转化为轴向推力的效率更高，而且通过卸压孔有序排列和碟簧组配合使用，使得整个加压过程更平稳，减震效果更佳，能通过简单操作获得合理的钻具组合；所述的一种适用于小井眼水力加压器加压平稳，实现了柔性钻进，极大程度延长钻头寿命，提高钻井效率，加压效果好，有利于破碎岩石，减少钻具失效，保养维护起来省时省力，提高钻井效率，实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的仰视图；
图4为图2中A-A向的剖面示意图；
图5为本发明所述中心管的结构示意图；
图6为本发明所述活塞加压杆的结构示意图；
图7为本发明所述下接头活塞的结构示意图；
图8为本发明活塞加压杆下行程状态下结构示意图；
图9为本发明活塞加压杆上行程状态下结构示意图；
其中：
1-上接头；2-中心管；21-泄压孔；3-外管；4-下接头活塞；41-下流偏道；42-下流中心道；5-活塞加压杆；51-限位凹槽；6-弹簧；7-限位螺栓；8-上垫片；9-下垫片；10-上密封圈；11-下密封圈。
具体实施方式
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
一种适用于小井眼水力加压器，包括上接头1、中心管2、外管3、下接头活塞4、活塞加压杆5和弹簧6，所述外管3的顶部与所述中心管2顶部密封连接，所述外管3的中部将所述中心管2围合在内且所述外管3中部与所述中心管2之间形成有间隙腔，所述中心管2上开设有多个左右贯穿所述中心管2管壁且与所述间隙腔连通的泄压孔21，所述外管3的底部套接在所述下接头活塞4外，所述外管3与所述下接头活塞4之间的连接方式以所述下接头活塞4可在所述外管3密封滑动为准，所述下接头活塞4上开设有上下垂直贯穿所述下接头活塞4的下流中心道42和多个下流偏道41，多个所述下流偏道41以所述下流中心道42为中心呈环形等间距状分布；
所述上接头1固定在所述中心管2顶部，所述活塞加压杆5设置在所述中心管2内，所述活塞加压杆5呈“T”字型，所述弹簧6设置在所述活塞加压杆5与所述中心管2内壁之间；
进一步，优选的，所述活塞加压杆5中部开设有限位凹槽51，所述中心管2上螺纹连接有与所述限位凹槽51适配的限位螺栓7。
进一步，为了保证密闭性，优选的，所述弹簧6顶部与所述活塞加压杆5之间设有上垫片8，所述弹簧6底部与所述中心管2之间设有下垫片9，所述活塞加压杆5与所述中心管2之间固定设有上密封圈10，所述外管3与所述下接头活塞4之间设有下密封圈11。
优选的，所述下流偏道41设置有10个。
优选的，所述弹簧6为碟形弹簧。
工作原理：
根据公式F＝PS，当压强一定，受力面积越大，压力越大；
加压过程：高压钻井液由所述上接头1进入到所述中心管2内，所述活塞加压杆5上部密闭憋压，高压钻井液将其全部机械能传递给所述活塞加压杆5，推动所述活塞加压杆5下行，所述活塞加压杆5向下推动连接着钻头的所述下接头活塞4，从而给钻头加压，在加压过程中，所述活塞加压杆5下行与所述上垫片8接触时会压缩所述弹簧6，同时所述活塞加压杆5上部持续憋压的钻井液通过所述卸压孔21开始渐进泄压，使高压钻井液得以从所述卸压孔21渐进流入至所述间隙腔内，所述间隙腔内的高压钻井液会通过所述下流偏道41对钻头进行二次加压，所述弹簧持续被压缩，所述泄压孔21综合面积持续增大，所述活塞加压杆5向下所施加的压力逐渐减小，管柱持续下放，所述下接头活塞4向上推力逐渐增大；
上行程：指重表悬重增加，泵压下降，下放管柱，所述下接头活塞4向上推动活塞加压柱；同时，被压缩的所述弹簧6也会对所述活塞加压柱5有向上的推力，在所述活塞加压柱5上行过程中，所述卸压孔21综合面积逐渐减少，管柱上部空间逐渐进行憋压，直至压力再次推动所述活塞加压杆5下行，如此往复。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种适用于小井眼水力加压器，包括上接头(1)、中心管(2)、外管(3)、下接头活塞(4)、活塞加压杆(5)和弹簧(6)，其特征在于，所述外管(3)的顶部与所述中心管(2)顶部密封连接，所述外管(3)的中部将所述中心管(2)围合在内且所述外管(3)中部与所述中心管(2)之间形成有间隙腔，所述中心管(2)上开设有多个左右贯穿所述中心管(2)管壁且与所述间隙腔连通的泄压孔(21)，所述外管(3)的底部套接在所述下接头活塞(4)外，所述外管(3)与所述下接头活塞(4)之间的连接方式以所述下接头活塞(4)可在所述外管(3)密封滑动为准，所述下接头活塞(4)上开设有上下垂直贯穿所述下接头活塞(4)的下流中心道(42)和多个下流偏道(41)，多个所述下流偏道(41)以所述下流中心道(42)为中心呈环形等间距状分布；
所述上接头(1)固定在所述中心管(2)顶部，所述活塞加压杆(5)设置在所述中心管(2)内，所述活塞加压杆(5)呈“T”字型，所述弹簧(6)设置在所述活塞加压杆(5)与所述中心管(2)内壁之间；
所述活塞加压杆(5)中部开设有限位凹槽(51)，所述中心管(2)上螺纹连接有与所述限位凹槽(51)适配的限位螺栓(7)；
所述弹簧(6)顶部与所述活塞加压杆(5)之间设有上垫片(8)，所述弹簧(6)底部与所述中心管(2)之间设有下垫片(9)，所述活塞加压杆(5)与所述中心管(2)之间固定设有上密封圈(10)，所述外管(3)与所述下接头活塞(4)之间设有下密封圈(11)；
所述下流偏道(41)设置有10个。
2.根据权利要求1所述的一种适用于小井眼水力加压器，其特征在于，所述弹簧(6)为碟形弹簧。
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