CN115853432A - 螺杆减阻器 - Google Patents

Abstract

一种螺杆减阻器，包括螺杆动力组件、阀盘组件以及下接头，所述螺杆动力组件的下端螺纹连接至下接头的上端，所述螺杆动力组件包含动力套筒以及固定位于动力套筒内的螺杆定子，所述螺杆定子内设有螺杆转子，所述螺杆转子的下端通过连接轴连接至阀盘组件，所述阀盘组件包含固定连接于下接头内的静阀盘以及与连接轴固定连接的动阀盘，所述动阀盘设有第一偏心孔，所述静阀盘设有第二偏心孔、过渡孔以及液体出口；由此，本发明结构简单，操作维护便捷，有效克服现有技术的缺陷，进一步提高钻进效果和钻入效率，还提高了振动效率，有效避免憋压。

Description

螺杆减阻器

技术领域

本发明涉及石油、天然气勘探作业钻进的技术领域，尤其涉及一种提高效率、冲击稳定的螺杆减阻器。

背景技术

随着人类科技生活的不断发展，对于资源的要求和供给也不断增加，地球表面的石油天然气已经逐步开发殆尽，故石油天然气勘探钻进的深度不断增加，导致钻井结构也更为复杂。

目前的常规技术进行钻进时，钻井周期更长，钻入过程中遇到的复杂情况跟多，而钻具在钻入时容易导致与井壁之间产生摩擦，这些摩擦一是滑动钻进时产生的轴向摩擦，另一是旋转钻进时产生的周向摩擦，这些摩擦容易导致钻具的损坏。

为了避免这些摩擦导致的缺陷，多国都在大力发展钻具，其中通过水力脉冲来降低摩擦的脉冲减阻钻具得到了快速的发展和研究，在现有的这种钻具中，通常通过振动组件和动力组件进行结合，通过水力来为动力组件提供旋转动力，再利用动力和振动组件提供钻具的轴向振荡来降低钻具和井壁之间的摩擦力，这种结构能再一定程度上提高滑动钻进效果以及定向钻进的效率。

但现有的这些脉冲减阻钻具容易产生憋压，效率也较低。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种螺杆减阻器，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺杆减阻器，其结构简单，操作维护便捷，有效克服现有技术的缺陷，进一步提高钻进效果和钻入效率，有效避免憋压。

为实现上述目的，本发明公开了一种螺杆减阻器，包括螺杆动力组件、阀盘组件以及下接头，所述螺杆动力组件的下端螺纹连接至下接头的上端，所述螺杆动力组件包含动力套筒以及固定位于动力套筒内的螺杆定子，所述螺杆定子内设有螺杆转子，其特征在于：

所述螺杆转子的下端通过连接轴连接至阀盘组件，所述阀盘组件包含固定连接于下接头内的静阀盘以及与连接轴固定连接的动阀盘，所述下接头在动阀盘的周缘形成一台阶状从上至下逐渐增大的容纳腔，所述动阀盘设置于所述容纳腔内，所述动阀盘包含一圆盘状的动阀体，所述动阀体内设有进液室，所述进液室的周壁上设有多个等角度间隔设置的进液孔，所述进液室的下方设有第一偏心孔，所述静阀盘包含一圆盘状的静阀体，且所述动阀盘和静阀盘的圆心轴线重合设置，所述静阀体设有第二偏心孔，所述静阀体在第二偏心孔的上方设有过渡孔，所述过渡孔的上端连通至第一偏心孔，下端连通至第二偏心孔，所述静阀体在第二偏心孔的下方设有液体出口。

其中：所述动阀体的上端固定至连接轴，其周缘的一部分通过轴承元件可旋转的固定至下接头的内壁。

其中：所述进液孔呈一定角度倾斜设置，所述进液孔为45度设置。

其中：过渡孔为非偏心孔且其直径大于等于所述第一偏心孔的最大偏心径，所述第二偏心孔的最大偏心径小于等于第一偏心孔的最大偏心径。

其中：所述过渡孔的轴向厚度为第一偏心孔轴向厚度的1/5至1/6，所述第二偏心孔的轴向厚度大于等于第一偏心孔的轴向厚度。

其中：所述过渡孔中设置一个可拆卸的振动改变件，所述振动改变件为一圆盘结构且设有多个贯通的改变孔。

其中：还在液体出口处设置可拆卸的另一振动改变件，该振动改变件同样为圆盘结构，也设有多个改变孔。

其中：所述振动改变件和另一振动改变件通过螺纹连接方式进行可拆卸的连接固定。

通过上述内容可知，本发明的螺杆减阻器具有如下效果：

1、结构简单，操作维护便捷，有效克服现有技术的缺陷，进一步提高钻进效果和钻入效率。

2、通过特别设计的阀盘组件，即提高了振动效率，还能有效避免憋压。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的螺杆减阻器的结构示意图。

图2显示了本发明其中一实施例中阀盘组件的结构示意图。

图3显示了本发明另一实施例中阀盘组件的结构示意图。

附图说明：

14、螺杆动力组件；15、下接头；16、连接轴；17、动阀盘；18、静阀盘；111、接头轴；141、动力套筒；142、螺杆定子；143、螺杆转子。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，显示了本发明的螺杆减阻器。

所述螺杆减阻器包括螺杆动力组件14、阀盘组件以及下接头15，所述螺杆动力组件14的下端螺纹连接至下接头15的上端，所述螺杆动力组件14包含动力套筒141以及固定位于动力套筒141内的螺杆定子142，所述动力套筒141的上下端均设有连接用的螺纹，所述螺杆定子142内设有螺杆转子143，由此，螺杆转子143位于螺杆定子142的螺旋腔内，在高压钻井液进入螺杆定子142的螺旋腔时，该螺杆转子143被驱动转动，从而高压钻进液的压力转化为螺杆转子143的旋转运动，且所述螺杆转子143的下端通过连接轴16连接至阀盘组件，所述阀盘组件16包含固定连接于下接头15内的静阀盘18以及与连接轴16固定连接的动阀盘17，通过阀盘组件来产生径向机械振动，通过整个壳体向外传递，以有效实现钻杆与井壁的降磨减阻。

其中，如图1和图2所示，在本发明的其中过一个实施例中，所述下接头15在动阀盘17的周缘形成一台阶状从上至下逐渐增大的容纳腔，所述动阀盘17设置于所述容纳腔内，所述动阀盘17包含一圆盘状的动阀体171，所述动阀体171的上端可通过焊接等方式固定至连接轴16，其周缘的一部分可通过轴承元件可旋转的固定至下接头15的内壁上，如图2所示，所述动阀体171内设有进液室172，所述进液室172的周壁上设有多个等角度间隔设置的进液孔173，所述进液室172的下方设有第一偏心孔174，如图2所示，所述进液孔173呈一定角度倾斜设置，以更好的进液，优选的是，所述进液孔173优选为45度设置。

其中，所述静阀盘18包含一圆盘状的静阀体181，且所述动阀盘17和静阀盘18的圆心轴线重合设置，所述静阀体181内设有第二偏心孔183，所述第一偏心孔174和第二偏心孔183的对应设置，使得动阀盘17跟随连接轴16以及螺杆转子143旋转时两偏心孔产生周期性变化的过流面积，进而高压钻进液的压力在周期性变化的过流时产生了压力脉冲，有效减少轴向和周向的摩擦。

其中，虽然第一偏心孔174和第二偏心孔183的直接对应连通能实现压力周期性的直接变化，但这种结构的设置也存在容易变化过渡和导致压力峰值过于尖锐的问题，为此，本发明的静阀体181在第二偏心孔183的上方设有过渡孔182，所述过渡孔182的上端连通至第一偏心孔174，下端连通至第二偏心孔183，且过渡孔182为非偏心孔且其直径大于等于所述第一偏心孔174的最大偏心径，所述第二偏心孔183的最大偏心径小于等于第一偏心孔174的最大偏心径，这种尺寸的对应关系可如图2所示，由此，通过过渡孔182的设置，使得高压钻进液的压力不会直接作用于第一偏心孔174和第二偏心孔183的过渡区域，从而避免了压力峰值过于尖锐的问题，而为了避免能量的损失，所述过渡孔182的厚度相比第一偏心孔174和第二偏心孔183的厚度更小，优选的是，所述过渡孔182的轴向厚度为第一偏心孔174轴向厚度的1/5至1/6，所述第二偏心孔183的轴向厚度大于等于第一偏心孔174的轴向厚度，因此，通过该结构的具体设置，即能实现两偏心孔的压力脉冲，还能有效避免脉冲过于尖锐的问题，实现更为平滑稳定的脉冲，有效提高振动效率，更好的避免憋压。

优选的是，所述静阀体181在第二偏心孔183的下方设有液体出口184，所述液体出口184的上端连通至第二偏心孔183，下端连通至静阀体181的外部，所述液体出口184的设置能更好的提供液体的流出，避免液体直接从第二偏心孔183向外直排，这种直排由于第二偏心孔相对偏转的位置，在液体喷出时其压力突然降低而形成对静阀体181内侧中一定方向的过渡磨损，从而容易导致静阀体181的整体损坏和更换，而设置液体出口184能更为有效的避免这种问题，所述液体出口184的直径大于所述过渡孔182的直径，这种结构能在静阀体18内部形成一个液体输出的过渡区域，压力液体不会直接冲出面对静阀体的内壁，而是通过液体出口184来进一步排出，液体出口的直径更大，更好的避免了液体的喷出降压作用，实现了对静阀体内壁的有效保护。

其中，如图3所示，在本发明的另一实施例中，本发明的技术方案进一步在过渡孔182中可设置一个可拆卸的振动改变件185，所述振动改变件185为一圆盘结构且设有多个贯通的改变孔，所述改变孔能对动阀盘和静阀盘之间的压力脉冲进行一定的改变，从而提供不同的振动频率和振动幅度，这种改变可根据需要进行设置，如多个改变孔为等角度间隔设置于振动改变件185上，从而压力液体在从第一偏心孔向第二偏心孔进行压力脉冲时，能通过截面积的突然变化来提高其振动幅度，且改变孔的直径和流通面积决定了振动幅度的改变大小，因此，通过振动改变件的设置，能为不同的需求提供更为广泛幅度的振动变化，从而只需要提供不同的振动改变件即可满足不同的需求，而无需提供不同的静阀盘。

其中，在该实施例中，还可在液体出口184处设置可拆卸的另一振动改变件186，该振动改变件186同样为圆盘结构，也可设有多个改变孔，由于该另一振动改变件186的位置，其改变的幅度和影响相对较小，只是由于过渡孔182的轴向厚度影响，其中设置的振动改变件185的厚度和大小同样受到限制，在需要更大范围的调整时，可通过另一振动改变件的厚度和孔位调整来更好的提供改变范围。

其中，所述振动改变件185和另一振动改变件186可通过螺纹连接方式进行可拆卸的连接固定。

由此，通过上述结构的设置，本发明具有如下优点：

1、结构简单，操作维护便捷，通过螺杆转子和阀盘组件的设置实现了压力脉冲的输出，产生了轴向的往复振动，有效减少轴向和周向的摩擦。

2、阀盘组件的偏心孔排布，以及过度孔和液体出口的设置，能提供更为广泛和稳定的脉冲输出，满足更为广泛的需求，且能进一步提高阀盘组件和整体装置的使用寿命，降低使用成本。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (8)

1.一种螺杆减阻器，包括螺杆动力组件、阀盘组件以及下接头，所述螺杆动力组件的下端螺纹连接至下接头的上端，所述螺杆动力组件包含动力套筒以及固定位于动力套筒内的螺杆定子，所述螺杆定子内设有螺杆转子，其特征在于：

所述螺杆转子的下端通过连接轴连接至阀盘组件，所述阀盘组件包含固定连接于下接头内的静阀盘以及与连接轴固定连接的动阀盘，所述下接头在动阀盘的周缘形成一台阶状从上至下逐渐增大的容纳腔，所述动阀盘设置于所述容纳腔内，所述动阀盘包含一圆盘状的动阀体，所述动阀体内设有进液室，所述进液室的周壁上设有多个等角度间隔设置的进液孔，所述进液室的下方设有第一偏心孔，所述静阀盘包含一圆盘状的静阀体，且所述动阀盘和静阀盘的圆心轴线重合设置，所述静阀体设有第二偏心孔，所述静阀体在第二偏心孔的上方设有过渡孔，所述过渡孔的上端连通至第一偏心孔，下端连通至第二偏心孔，所述静阀体在第二偏心孔的下方设有液体出口。

2.如权利要求1所述的螺杆减阻器，其特征在于：所述动阀体的上端固定至连接轴，其周缘的一部分通过轴承元件可旋转的固定至下接头的内壁。

3.如权利要求1所述的螺杆减阻器，其特征在于：所述进液孔呈一定角度倾斜设置，所述进液孔为45度设置。

4.如权利要求1所述的螺杆减阻器，其特征在于：过渡孔为非偏心孔且其直径大于等于所述第一偏心孔的最大偏心径，所述第二偏心孔的最大偏心径小于等于第一偏心孔的最大偏心径。

5.如权利要求1所述的螺杆减阻器，其特征在于：所述过渡孔的轴向厚度为第一偏心孔轴向厚度的1/5至1/6，所述第二偏心孔的轴向厚度大于等于第一偏心孔的轴向厚度。

6.如权利要求1所述的螺杆减阻器，其特征在于：所述过渡孔中设置一个可拆卸的振动改变件，所述振动改变件为一圆盘结构且设有多个贯通的改变孔。

7.如权利要求6所述的螺杆减阻器，其特征在于：还在液体出口处设置可拆卸的另一振动改变件，该振动改变件同样为圆盘结构，也设有多个改变孔。

8.如权利要求7所述的螺杆减阻器，其特征在于：所述振动改变件和另一振动改变件通过螺纹连接方式进行可拆卸的连接固定。

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