CN203035142U - 井下旋塞阀式脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下旋塞阀式脉冲发生器，包括上接头、外筒、定位筒、轴承、紧定螺母、连接筒、阀芯以及阀座。阀座的上端凸缘、下段凸缘和中间段上分别设置有小泄流通孔、大泄流通孔和径向通孔。阀芯上段设置有通液盲孔和凸台，通液盲孔的侧壁上设置有通液斜孔。阀芯下段为长条形结构，其横截面宽度大于径向通孔孔径。轴承设置于凸台两端，且轴承内外圈分别与阀芯上段和外筒相配合。阀芯下段与阀座的中心通孔相配合，且阀芯下段沿轴向方向的位置与径向通孔相对应。采用本实用新型的技术方案，可以在有液体通过时使管路中产生具有一定幅值与频率的脉冲压力，且对压力脉冲的幅值与频率调整方便，不受钻井深度的影响。

Description

井下旋塞阀式脉冲发生器

技术领域

本实用新型涉及油气井井下工具领域，特别涉及一种井下旋塞阀式脉冲发生器。

背景技术

水平井钻井技术作为提高油田采收率、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一直是研究中所关注的焦点。在水平井钻井过程中，钻柱与井壁之间通常存在着接触压力，进而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、丢失工具面等的现象越严重，限制了钻进速度并制约了水平段长度的延伸。

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，这种波动会受到钻具组合以及钻井深度的影响，且波动的频率及幅值均无法控制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种在油气井钻井过程中能够减少钻柱与井眼之间的摩阻，从而提高钻进过程钻压传递有效性的井下旋塞阀式脉冲发生器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种井下旋塞阀式脉冲发生器，包括上接头、外筒、定位筒、轴承、紧定螺母、连接筒、阀芯以及阀座。上接头和外筒均为内部设置有空腔的圆筒状结构，且上接头的下端通过螺纹与外筒的上端相连接。定位筒为中心设置有通孔的回转体结构，紧定螺母为中心设置有螺纹通孔的圆筒状结构，连接筒为薄壁圆筒状结构。阀座为两端设置有阶梯状凸缘且中心设置有通孔的回转体结构，在阀座的上端凸缘上设置有内径较小的小泄流通孔，阀座的下端凸缘上设置有内径较大的大泄流通孔，阀座的中间段上设置有沿径向贯穿的径向通孔。阀芯包括由上到下依次相接的阀芯上段、阀芯中段以及阀芯下段，阀芯上段为圆柱形结构，且阀芯上段的中心处设置有通液盲孔。在通液盲孔的侧壁上设置有多个旋转方向相同的通液斜孔，阀芯上段的外轮廓面上设置有凸台。阀芯中段的上下两端分别与阀芯上段以及阀芯下段相连接。阀芯下段为长条形结构，且阀芯下段横截面的宽度大于径向通孔的孔径。

定位筒和阀座分别设置于外筒内部空腔的上下两端。连接筒设置在外筒的内部空腔中，且连接筒的下端与阀座的上端相贴合。轴承设置于凸台的两端，且轴承的内圈与阀芯上段的外轮廓面相配合，轴承的外圈与外筒的内轮廓面相配合。位于上方的轴承的上端面与定位筒的下端面相贴合，位于下方的轴承的下端面与连接筒的上端面相贴合。阀芯上段的上部与定位筒的中心通孔相配合，阀芯下段与阀座的中心通孔相配合，且阀芯下段沿轴向方向的位置与径向通孔相对应。紧定螺母通过螺纹与阀芯上段的外轮廓面相配合，且紧定螺母的上端面与位于下方的轴承的下端面相贴合。

当有液体通过上接头进入该工具时，液体由上接头的内部通孔流入到阀芯上段的通液盲孔中，进而由通液盲孔侧壁上的多个通液斜孔流出。由于通液斜孔的旋向相同，在液体冲击的作用下，阀芯会发生旋转，阀芯下段的转动使得阀座上的径向通孔周期性开启与关闭。当径向通孔开启时，进入工具的液体可以同时经由小泄流通孔和径向通孔后通过大泄流通孔流出工具，此时工具内部产生的压力较小；当径向通孔关闭时，进入工具的液体只能经由小泄流通孔一种渠道流至大泄流通孔处，此时工具内部产生的压力较大；径向通孔的周期性开启与关闭可以使工具内的压力发生周期性变化。

通过改变流经该工具的流量以及通液斜孔的孔径，可以调整阀芯的转动速度，从而改变脉冲压力频率。通过调整阀座上小泄流通孔和径向通孔的截面积，可以改变脉冲压力幅值。

优选的，在定位筒的内部通孔以及阀芯上段的内部通孔的上端均设置有圆锥形导向斜坡，以利于液体的流入。

优选的，在定位筒与外筒的接触面之间、阀芯与定位筒的接触面之间、阀座与外筒的接触面之间以及阀芯下段与阀座中心通孔的接触面之间分别设置有密封圈。密封圈起到液体密封的作用，进一步提高了工具的可靠性。

采用本实用新型的井下旋塞阀式脉冲发生器，可以在有液体通过时使管路中产生具有一定幅值与频率的脉冲压力，且对压力脉冲的幅值与频率调整方便，不受钻井深度的影响。

附图说明

图1是本实用新型井下旋塞阀式脉冲发生器的结构示意图。

图2是图1中A-A截面的剖视图。

图3是图1中B-B截面当阀座的径向通孔开启时的剖视图。

图4是图1中B-B截面当阀座的径向通孔关闭时的剖视图。

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，1为上接头，2为外筒，3为定位筒，4为轴承，5为紧定螺母，6为连接筒，7为阀芯，8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，且上接头1的下端通过螺纹与外筒2的上端相连接。定位筒3为中心设置有通孔的回转体结构，紧定螺母5为中心设置有螺纹通孔的圆筒状结构，连接筒6为薄壁圆筒状结构。阀座8为两端设置有阶梯状凸缘且中心设置有通孔的回转体结构，在阀座8的上端凸缘上设置有内径较小的小泄流通孔801，阀座8的下端凸缘上设置有内径较大的大泄流通孔802，阀座8的中间段上设置有沿径向贯穿的径向通孔803。阀芯7包括由上到下依次相接的阀芯上段701、阀芯中段702以及阀芯下段703，阀芯上段701为圆柱形结构，且阀芯上段701的中心处设置有通液盲孔704。在通液盲孔704的侧壁上设置有多个旋转方向相同的通液斜孔705，如图2所示。阀芯上段701的外轮廓面上设置有凸台706。阀芯中段702的上下两端分别与阀芯上段701以及阀芯下段703相连接，阀芯下段703为长条形结构，且阀芯下段703横截面的宽度大于径向通孔803的孔径。

定位筒3和阀座8分别设置于外筒2内部空腔的上下两端。连接筒6设置在外筒2的内部空腔中，且连接筒6的下端与阀座8的上端相贴合。轴承4设置于凸台706的两端，且轴承4的内圈与阀芯上段701的外轮廓面相配合，轴承4的外圈与外筒2的内轮廓面相配合。位于上方的轴承4的上端面与定位筒3的下端面相贴合，位于下方的轴承4的下端面与连接筒6的上端面相贴合。阀芯上段701的上部与定位筒3的中心通孔相配合，阀芯下段703与阀座8的中心通孔相配合，且阀芯下段703沿轴向方向的位置与径向通孔803相对应。紧定螺母5通过螺纹与阀芯上段701的外轮廓面相配合，且紧定螺母5的上端面与位于下方的轴承4的下端面相贴合。在定位筒3的内部通孔以及阀芯上段701的内部通孔的上端均设置有圆锥形导向斜坡。在定位筒3与外筒2的接触面之间、阀芯7与定位筒3的接触面之间、阀座8与外筒2的接触面之间以及阀芯下段703与阀座8中心通孔的接触面之间分别设置有密封圈9。

当有液体通过上接头1进入该工具时，液体由上接头1的内部通孔流入到阀芯上段701的通液盲孔704中，进而由通液盲孔704侧壁上的多个通液斜孔705流出。由于通液斜孔705的旋向相同，在液体冲击的作用下，阀芯7会发生旋转，阀芯下段703的转动使得阀座8上的径向通孔803周期性开启与关闭。当径向通孔803开启时，如图3所示，进入工具的液体可以同时经由小泄流通孔801和径向通孔803后通过大泄流通孔802流出工具，此时工具内部产生的压力较小；当径向通孔803关闭时，如图4所示，进入工具的液体只能经由小泄流通孔801一种渠道流至大泄流通孔802处，此时工具内部产生的压力较大；径向通孔803的周期性开启与关闭可以使工具内的压力发生周期性变化。

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)

1.一种井下旋塞阀式脉冲发生器，包括上接头(1)、外筒(2)、定位筒(3)、轴承(4)、紧定螺母(5)、连接筒(6)、阀芯(7)以及阀座(8)，其特征在于：

所述定位筒(3)为中心设置有通孔的回转体结构；所述紧定螺母(5)为中心设置有螺纹通孔的圆筒状结构；所述连接筒(6)为薄壁圆筒状结构；

所述阀座(8)为两端设置有阶梯状凸缘且中心设置有通孔的回转体结构；在所述阀座(8)的上端凸缘上设置有内径较小的小泄流通孔(801)，所述阀座(8)的下端凸缘上设置有内径较大的大泄流通孔(802)，所述阀座(8)的中间段上设置有沿径向贯穿的径向通孔(803)；

所述阀芯(7)包括由上到下依次相接的阀芯上段(701)、阀芯中段(702)以及阀芯下段(703)；所述阀芯上段(701)为圆柱形结构，且所述阀芯上段(701)的中心处设置有通液盲孔(704)；在所述通液盲孔(704)的侧壁上设置有多个旋转方向相同的通液斜孔(705)；所述阀芯上段(701)的外轮廓面上设置有凸台(706)；所述阀芯中段(702)的上下两端分别与所述阀芯上段(701)以及所述阀芯下段(703)相连接；所述阀芯下段(703)为长条形结构，且所述阀芯下段(703)横截面的宽度大于所述径向通孔(803)的孔径；

所述定位筒(3)和所述阀座(8)分别设置于所述外筒(2)内部空腔的上下两端；所述连接筒(6)设置在所述外筒(2)的内部空腔中，且所述连接筒(6)的下端与所述阀座(8)的上端相贴合；所述轴承(4)设置于所述凸台(706)的两端，且所述轴承(4)的内圈与所述阀芯上段(701)的外轮廓面相配合，所述轴承(4)的外圈与所述外筒(2)的内轮廓面相配合；位于上方的所述轴承(4)的上端面与所述定位筒(3)的下端面相贴合，位于下方的所述轴承(4)的下端面与所述连接筒(6)的上端面相贴合；所述阀芯上段(701)的上部与所述定位筒(3)的中心通孔相配合，所述阀芯下段(703)与所述阀座(8)的中心通孔相配合，且所述阀芯下段(703)沿轴向方向的位置与所述径向通孔(803)相对应；所述紧定螺母(5)通过螺纹与所述阀芯上段(701)的外轮廓面相配合，且所述紧定螺母(5)的上端面与位于下方的所述轴承(4)的下端面相贴合。

2.根据权利要求1所述的井下旋塞阀式脉冲发生器，其特征在于：在所述定位筒(3)的内部通孔以及所述阀芯上段(701)的内部通孔的上端均设置有圆锥形导向斜坡。

3.根据权利要求1所述的井下旋塞阀式脉冲发生器，其特征在于：在所述定位筒(3)与所述外筒(2)的接触面之间、所述阀芯(7)与所述定位筒(3)的接触面之间、所述阀座(8)与所述外筒(2)的接触面之间以及所述阀芯下段(703)与所述阀座(8)中心通孔的接触面之间分别设置有密封圈(9)。

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