CN203035082U - 井下盘阀式脉冲发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种井下盘阀式脉冲发生器，包括上接头、外筒、定位筒、轴承、连接筒、阀芯以及阀座。定位筒上端设置有圆锥面，下端为阶梯结构。连接筒上端为阶梯结构，其下端内径大于阶梯结构下端内径。嵌入定位筒及连接筒内部的阀芯为上部开有盲孔的回转体结构，阀芯上端设置有与定位筒圆锥面相配合的阀芯圆锥面结构，阀芯上部设置有用于固定轴承的凸缘，阀芯嵌入连接筒的部分均匀设置有出液斜孔，阀芯下端为盘阀结构，盘阀结构均匀设置有短过流槽孔。阀座设置于阀芯的下方，且开有阀座长过溜槽孔及与短过流槽孔相配合的阀座短过流槽孔。采用本实用新型的技术方案可在有液体通过时使管路中产生不受钻井深度影响且幅值与频率可调的脉冲压力。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻探领域，特别涉及一种井下盘阀式脉冲发生器。
背景技术
水平井钻井技术是提高油田的采收率、降低开采费用的一项综合性技术，如何实现快速钻进和提高水平段长度成为关注的焦点。然而在水平井钻井过程中，通常钻柱与井壁间存在着接触压力，就会在钻柱上施加轴向阻力和旋转扭矩，使得轴向摩擦阻力增加、旋转扭矩增大。摩阻的存在使得井下钻具组合的重力（钻压）不能有效传递到钻头，同时可能引发钻柱强度破坏而造成井下事故。水平段长度越长，出现托压、粘滑、丢失工具面等现象就会更严重，限制了钻进速度并制约了水平段长度的延伸。
而钻井时钻柱内部的压力波动可以被用来为钻柱提供轴向振动，从而使钻具与井壁纵向上的静摩擦变为动摩擦，提高钻进过程中钻压传递的有效性，减少钻柱与井眼之间的摩阻。目前钻柱内部的压力波动主要来源是泥浆泵的泵注特性，同时受到钻具组合以及钻井深度的影响，压力波动的频率与幅值无法控制。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够调节形成的脉冲压力的幅值与频率且不受钻井深度的影响的井下盘阀式脉冲发生器。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种井下盘阀式脉冲发生器，包括上接头、外筒、定位筒、轴承、连接筒、阀芯以及阀座。其中，上接头和外筒均为内部设置有空腔的圆筒状结构，上接头的下端与外筒的上端螺纹连接。定位筒设置于外筒内、上接头的下方，且定位筒的上端设置有内径由上至下缩小的圆锥面，定位筒的下端为阶梯结构。连接筒的上端为阶梯结构，该阶梯结构的下端的内径小于其上端的内径，连接筒的下端的内径大于其阶梯结构的下端的内径。阀芯为回转体结构，且阀芯的上部开有盲孔，阀芯的上端嵌入定位筒的内部，且阀芯的下端嵌入连接筒的内部，阀芯的上端的圆锥面与定位筒上端的圆锥面共面，即阀芯的上端设置有与定位筒的圆锥面相配合的阀芯圆锥面结构、且阀芯的上端的阀芯圆锥面结构的上端与定位筒的圆锥面下端相平齐，阀芯上部外侧设置有凸缘，阀芯的下部嵌入连接筒的壁面上沿圆周方向均匀设置有至少两个贯穿阀芯的盲孔的侧壁的出液斜孔，阀芯的下端为盘阀结构，盘阀结构围绕阀芯的横截面的圆心均匀设置有至少两个短过流槽孔。其中，上述的出液斜孔的轴线不在阀芯横截面的径向。轴承为两个且分别设置于阀芯的凸缘的上下两侧，其中，位于凸缘上端的轴承的上端与定位筒的下端相接触，位于凸缘下端的轴承的下端与连接筒的上端相接触。阀座设置于阀芯的下方，阀座的直径大于阀芯的下端的盘阀结构的直径，阀座开有阀座短过流槽孔以及阀座长过溜槽孔，阀座短过流槽孔至少为两个，且阀座短过流槽孔及阀座长过溜槽孔均围绕阀座的横截面的圆心均匀设置，当阀座长过溜槽孔为一个时，其为环形孔，且其圆心即为阀座的横截面的圆心，当阀座长过溜槽孔多于一个时，多个阀座长过溜槽孔围绕阀座的横截面的圆心均匀设置即可；阀座短过流槽孔与短过流槽孔的形状与位置相适应：
当阀芯旋转时，阀座上的阀座短过流槽孔与阀芯的盘阀结构的短过流槽孔周期性重合与错开。
优选的，上接头与外筒为锥螺纹连接以更好地实现密封。
优选的，定位筒的外部设置有密封槽，通过在该密封槽处设置密封圈实现定位筒与外筒之间的密封，防止液体渗入。
优选的，外筒的下端设置有螺纹，该外筒下端的螺纹为标准钻杆连接螺纹用于连接钻具。
采用本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器具有以下优点：
1、可以在有液体通过的时候在管路中产生一定幅值与频率的脉冲压力，而不受到钻井深度的影响；
2、通过改变流经本实用新型井下盘阀式脉冲发生器的液体的流量以及阀芯的出液斜孔的孔径，可以调整阀芯的转动速度，即可改变脉冲压力频率；
3、通过调整阀座的阀座短过流槽孔和阀座长过流槽孔的截面积，即可改变脉冲压力幅值。
附图说明
图1是本实用新型井下盘阀式脉冲发生器的结构示意图。
图2是本实用新型中的阀芯在图1中的A-A界面的结构示意图。
图3是本实用新型中的阀芯在图1中的B-B界面的结构示意图。
图4是本实用新型中的阀座在图1中的C-C界面的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。
如图1所示，为本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器的结构示意图，其中，1为上接头，2为外筒，3为定位筒，4为轴承，5为连接筒，6为阀芯，7为阀座。上接头1和外筒2均为内部设置有空腔的圆筒状结构，上接头1的下端与外筒2的上端为锥螺纹连接，外筒2的下端设置有螺纹，该外筒2下端的螺纹为标准钻杆连接螺纹用于连接钻具。定位筒3设置于外筒2内、上接头1的下方，且定位筒3的上端设置有内径由上至下缩小的圆锥面，定位筒3的下端为阶梯结构，且定位筒3的外部设置有密封槽。连接筒5的上端为阶梯结构，该阶梯结构的下端的内径小于其上端的内径，连接筒5的下端的内径大于其阶梯结构的下端的内径。阀芯6为回转体结构，且阀芯6的上部开有盲孔，阀芯6的上端嵌入定位筒3的内部，且阀芯6的下端嵌入连接筒5的内部，阀芯6的上端的圆锥面与定位筒3上端的圆锥面共面，即阀芯6的上端设置有与定位筒3的圆锥面相配合的阀芯圆锥面结构、且阀芯6的上端的阀芯圆锥面结构的上端与定位筒3的圆锥面下端相平齐，阀芯6上部外侧设置有凸缘，阀芯6的下部嵌入连接筒5的壁面上沿圆周方向均匀设置有贯穿阀芯6的盲孔的侧壁的出液斜孔601，如图2所示，该出液斜孔601为两个且沿阀芯6的边缘均匀设置，阀芯6的下端为盘阀结构，盘阀结构设置有短过流槽孔602，如图3所示，该短过流孔602也为两个且围绕阀芯6的横截面的圆心均匀设置。轴承4为两个且分别设置于阀芯6的凸缘的上下两侧，并分别通过与定位筒3及连接筒5的配合定位，其中，位于凸缘上端的轴承4的上端与定位筒3的下端相接触，位于凸缘下端的轴承4的下端与连接筒5的上端相接触。阀座7设置于阀芯6的下方，阀座7的直径大于阀芯6的下端的盘阀结构的直径，阀座7开有阀座短过流槽孔701以及阀座长过溜槽孔702，如图4所示，阀座短过流槽孔701以及阀座长过溜槽孔702均为两个，且阀座短过流槽孔701以及阀座长过溜槽孔702各自围绕阀座7的横截面的圆心均匀设置，阀座短过流槽孔701与短过流槽孔602的形状与位置相适应，当阀芯6旋转时，阀座7上的阀座短过流槽孔701与阀芯6的盘阀结构的短过流槽孔602周期性重合与错开。
安装时，将两个轴承4分别安装于阀芯6的凸缘的上下两侧。依次将阀座7、连接筒5、阀芯6装配组件以及定位筒3装入外筒2的内部。最后将上接头1与外筒2连接，通过旋紧二者的衔接螺纹，将内部各组件定位压紧。
液体通过上接头1进入本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器后，首先进入阀芯6内部即阀芯6的盲孔中，并通过阀芯6两侧的出液斜孔601喷出，阀芯6在喷出液体的反作用力下发生转动。阀芯6下端的盘阀结构随之转动，使得阀座7上的阀座短过流槽孔701与阀芯6的盘阀结构的短过流槽孔602周期性重合与错开，进而导致阀座短过流槽孔701与短过流槽孔602所形成的通道的连通与关闭。当阀座7上的阀座短过流槽孔701与阀芯6的盘阀结构的短过流槽孔602所形成的通道连通时，所有进入本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器的液体经阀座短过流槽孔701以及阀座长过溜槽孔702两种渠道流出，此时本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器的内部产生的压力较小；当阀座7上的阀座短过流槽孔701与阀芯6的盘阀结构的短过流槽孔602所形成的通道关闭时，所有进入工具的液体只能经阀座长过溜槽孔702一种渠道流出，此时本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器的内部产生的压力较大，从而即使得本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器内压力发生周期性变化。
通过改变流经本实用新型的井下盘阀式脉冲发生器的液体流量以及阀芯6两侧出液斜孔601的孔径，可以调整阀芯6的转动速度，即可改变脉冲压力频率。通过调整阀座7上阀座短过流槽孔701以及阀座长过溜槽孔702的截面积，即可改脉冲压力幅值。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种井下盘阀式脉冲发生器，包括上接头(1)、外筒(2)、定位筒(3)、轴承(4)、连接筒(5)、阀芯(6)以及阀座(7)，其特征在于：所述定位筒(3)设置于所述外筒(2)内、上接头(1)的下方，且所述定位筒(3)的上端设置有内径由上至下缩小的圆锥面，所述定位筒(3)的下端为阶梯结构；所述连接筒(5)的上端为阶梯结构，该阶梯结构的下端的内径小于其上端的内径，所述连接筒(5)的下端的内径大于其阶梯结构的下端的内径；所述阀芯(6)为回转体结构，且其上部开有盲孔，所述阀芯(6)的上端嵌入所述定位筒(3)的内部、下端嵌入所述连接筒(5)的内部，所述阀芯(6)的上端的圆锥面与所述定位筒(3)上端的圆锥面共面，所述阀芯(6)上部外侧设置有凸缘，所述阀芯(6)的下部嵌入所述连接筒(5)的壁面上沿圆周方向均匀设置有至少两个出液斜孔(601)，所述阀芯(6)的下端为盘阀结构，所述盘阀结构围绕所述阀芯(6)的横截面的圆心均匀设置有至少两个短过流槽孔(602)；所述轴承(4)为两个且分别设置于所述阀芯(6)的凸缘的上下两侧，并分别通过与所述定位筒(3)及所述连接筒(5)的配合定位；所述阀座(7)设置于所述阀芯(6)的下方，所述阀座(7)的直径大于所述阀芯(6)下端的盘阀结构的直径，所述阀座(7)开有围绕所述阀座(7)的横截面的圆心均匀设置的阀座短过流槽孔(701)和阀座长过溜槽孔(702)，所述阀座短过流槽孔(701)至少为两个，所述阀座短过流槽孔(701)与所述短过流槽孔(602)的形状与位置相适应。
2.根据权利要求1所述的井下盘阀式脉冲发生器，其特征在于：所述上接头(1)与所述外筒(2)为锥螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的井下盘阀式脉冲发生器，其特征在于：所述定位筒(3)的外部设置有密封槽。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106499340A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-03-15 | 西南石油大学 | 一种液力脉冲发生装置及其操作方法 |
| CN106762895A (zh) * | 2015-11-20 | 2017-05-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于随钻测量仪器的液压装置 |
| CN111279049A (zh) * | 2017-10-29 | 2020-06-12 | 韦特福特科技控股有限责任公司 | 旋转导向工具用转盘阀 |
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2013
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| CN106762895B (zh) * | 2015-11-20 | 2018-03-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于随钻测量仪器的液压装置 |
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