CN203035182U - 井下脉冲压力模拟器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种井下脉冲压力模拟器，包括外筒、阀板、轴承、阀杆、卡簧、密封圈、径向锥齿轮、轴向锥齿轮、安装架、电机及电机调速器，外筒的两端分别设置有内螺纹与外螺纹，外筒上开有阀组件容纳孔，阀杆置于阀组件容纳孔内，阀板设置于阀杆的中间，阀杆上设置有密封槽，密封圈置于密封槽中，阀杆的两端均设置有轴承，阀杆一端设置有卡簧槽，卡簧设置于卡簧槽处，阀杆的另一端与径向锥齿轮连接；径向锥齿轮与轴向锥齿轮相啮合；安装架与外筒固定连接，电机与安装架固定连接且电机的输出轴与轴向锥齿轮连接；电机与电机调速器连接。采用本实用新型的技术方案能够对井下水力振荡器工作环境进行地面模拟测试以实现对其工作性能的地面评估。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻探领域，特别涉及一种井下脉冲压力模拟器。
背景技术
随着我国各大油田开发大斜度井、大位移水平井、阶梯水平井钻井工艺技术的发展，套管开窗侧钻小井眼井、裸眼侧钻井技术的应用，如何有效的向钻头施加钻压就成为业界普遍关注的问题。井下水力振荡器是一种新型辅助钻井工具，该工具可利钻杆中的脉冲压力激发轴向振动，从而带动工具附近的钻具组合产生小幅度的轴向振动，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。
井下水力振荡器的工作性能直接受到钻杆中的脉冲压力特性的影响。通过对水力振荡器在不同幅值与频率脉冲压力下的地面测试，可有效分析其工作能力、稳定性以及可靠性，有利于改进钻井施工工艺，避免井下事故，是针对该工具开发应用的有效研发方法。然而目前没有针对井下工具的脉冲压力模拟器，从而无法对井下水力振荡器的工作性能作地面评估。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够对井下水力振荡器工作环境进行地面模拟测试以实现对井下水力振荡器的工作性能作地面评估的井下脉冲压力模拟器。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种井下脉冲压力模拟器，包括外筒、阀板、轴承、阀杆、卡簧、密封圈、径向锥齿轮、轴向锥齿轮、安装架、电机以及电机调速器，
外筒的两端分别设置有内螺纹与外螺纹，上述的内螺纹与外螺纹均为与标准石油钻杆螺纹相配合的螺纹，可用于连接钻杆，且外筒上开有与外筒的轴线相垂直的阶梯形的阀组件容纳孔，阀杆设置于阀组件容纳孔内，阀板设置于阀杆的中间，阀杆嵌入外筒的筒壁的部分设置有密封槽，密封圈设置于密封槽中，阀杆的两端均设置有轴承，且轴承均不突出于外筒的外壁，阀杆一端设置有卡簧槽，用于防止轴承由阀杆一端脱落的卡簧设置于卡簧槽处，阀杆的另一端穿过阀组件容纳槽与径向锥齿轮连接；
径向锥齿轮与轴向锥齿轮相啮合；
安装架包括互相垂直的直板结构部分和圆弧板结构部分，直板结构部分开有输出轴通过孔，电机与安装架固定连接且电机的输出轴穿过输出轴通过孔与轴向锥齿轮连接，圆弧板结构部分与外筒相贴合，且圆弧板结构部分与外筒固定连接；
电机与电机调速器连接。
优选的，阀杆中间设置有阀板的位置处的直径小于阀杆两端的直径。
优选的，阀杆为哑铃形阶梯轴结构。
优选的，阀杆与径向锥齿轮通过螺钉固定连接。
优选的，电机的输出轴与轴向锥齿轮通过螺钉固定连接。
优选的，电机与安装架的直板结构部分固定连接。
采用本实用新型的井下脉冲压力模拟器能够在有液体通过的时候使管路中产生一定幅值与频率的脉冲压力，从而可用于模拟井下水力振荡器的工作 环境，进而实现了井下水力振荡器的工作性能的地面评估，且本实用新型的井下脉冲压力模拟器具有承压能力强，对形成压力脉冲的幅值与频率调整方便、通用性较强的优点。
附图说明
图1是本实用新型井下脉冲压力模拟器的结构示意图。
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，1为外筒，2为阀板，3为轴承，4为阀杆，5为卡簧，6为密封圈，7为径向锥齿轮，8为轴向锥齿轮，9为安装架，10为电机，11为电机调速器，12为电源插头。
外筒1的两端分别设置有内螺纹与外螺纹，且外筒1上开有与外筒1的轴线相垂直的阶梯形的阀组件容纳孔，阀杆4为中间部分的直径小于两端部分的直径的哑铃形阶梯轴结构，且阀杆4设置于阀组件容纳孔内，阀板2设置于阀杆4的中间，阀杆4嵌入外筒1的筒壁的部分设置有密封槽，密封圈6设置于密封槽中，阀杆4的两端均设置有轴承3，且轴承3均不突出于外筒1的外壁，阀杆4一端设置有卡簧槽，用于防止轴承3由阀杆4一端脱落的卡簧5设置于卡簧槽处，阀杆4的另一端穿过阀组件容纳槽与径向锥齿轮7连接。
径向锥齿轮7与轴向锥齿轮8相啮合。
安装架9包括互相垂直的直板结构部分和圆弧板结构部分，直板结构部分开有输出轴通过孔，电机10与安装架9的直板结构部分固定连接且电机10的输出轴穿过输出轴通过孔与轴向锥齿轮8连接，圆弧板结构部分与外筒1 相贴合，且圆弧板结构部分与外筒1固定连接。
径向锥齿轮7与轴向锥齿轮8的底部均开有螺钉孔，阀杆4与径向锥齿轮7之间以及电机10的输出轴与轴向锥齿轮8之间均通过螺钉固定连接。
电机10与电机调速器11连接。
安装时，将密封圈6安装于阀杆4的密封槽内，然后将阀杆4安装于外筒1的阶梯形的阀组件容纳孔内。将阀板2通过外筒1的筒内的空腔装在阀杆4的中间位置。阀杆4的两端安装轴承3，并固定在外筒1内。阀杆4有卡簧槽的一端安装卡簧5，以防止轴承3由阀杆4一端脱落，阀杆4的另一端安装径向锥齿轮7，并用螺钉固定。将电机10的输出轴穿过安装架9直板结构部分的输出轴通过孔，并将电机10与安装架9直板结构部分固定，电机10的输出轴前端安装轴向锥齿轮8，并用螺钉固定。把安装架9的圆弧板结构部分固定在外筒1上。最后为电机10安装导线、电机调速器11以及电源插头12。
使用时将水力振荡器末端连接在外筒1内螺纹一端，水力振荡器前端连接水泵。开泵后由于阀板2在流道中的限流作用，从而使流道内产生一定的压力。当阀板2处于垂直于本实用新型的井下脉冲压力模拟器的轴向位置时，流道内的压力值即为本实用新型的井下脉冲压力模拟器在该流量下的脉冲压力幅值，流量越大压力幅值越大。通过电机调速器11可以调节电机10的转速，从而控制阀板2在流道中的旋转速度，从而改变流道截面变化频率，即为脉冲压力的变换频率，转速越高频率越高。
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 (6)
1.一种井下脉冲压力模拟器，其特征在于：包括外筒(1)、阀板(2)、轴承(3)、阀杆(4)、卡簧(5)、密封圈(6)、径向锥齿轮(7)、轴向锥齿轮(8)、安装架(9)、电机(10)以及电机调速器(11)，
所述外筒(1)的两端分别设置有内螺纹与外螺纹，且所述外筒(1)上开有与所述外筒(1)的轴线相垂直的阶梯形的阀组件容纳孔，所述阀杆(4)设置于所述阀组件容纳孔内，所述阀板(2)设置于所述阀杆(4)的中间，所述阀杆(4)嵌入所述外筒(1)的筒壁的部分设置有密封槽，所述密封圈(6)设置于所述密封槽中，所述阀杆(4)的两端均设置有轴承(3)，且所述轴承(3)均不突出于所述外筒(1)的外壁，所述阀杆(4)一端设置有卡簧槽，用于防止所述轴承(3)由所述阀杆(4)一端脱落的所述卡簧(5)设置于所述卡簧槽处，所述阀杆(4)的另一端穿过所述阀组件容纳槽与所述径向锥齿轮(7)连接；
所述径向锥齿轮(7)与所述轴向锥齿轮(8)相啮合；
所述安装架(9)包括互相垂直的直板结构部分和圆弧板结构部分，所述直板结构部分开有输出轴通过孔，所述电机(10)与所述安装架(9)固定连接且所述电机(10)的输出轴穿过所述输出轴通过孔与所述轴向锥齿轮(8)连接，所述圆弧板结构部分与所述外筒(1)相贴合，且所述圆弧板结构部分与所述外筒(1)固定连接；
所述电机(10)与所述电机调速器(11)连接。
2.根据权利要求1所述的井下脉冲压力模拟器，其特征在于：所述阀杆(4)中间设置有所述阀板(2)的位置处的直径小于所述阀杆(4)两端的直径。
3.根据权利要求1或2所述的井下脉冲压力模拟器，其特征在于：所述阀杆(4)为哑铃形阶梯轴结构。
4.根据权利要求1所述的井下脉冲压力模拟器，其特征在于：所述阀杆(4)与所述径向锥齿轮(7)通过螺钉固定连接。
5.根据权利要求1所述的井下脉冲压力模拟器，其特征在于：所述电机(10)的输出轴与所述轴向锥齿轮(8)通过螺钉固定连接。
6.根据权利要求1所述的井下脉冲压力模拟器，其特征在于：所述电机(10)与所述安装架(9)的所述直板结构部分固定连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN105628375A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-01 | 中国地质大学（北京） | 水力振荡减阻钻具模拟实验装置 |
| CN106482934A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 反循环井下工具开启压力测试装置及方法 |
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