CN204646159U - 一种石油钻井振荡器 - Google Patents

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朱梅
彭文玥
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Chengdu En Shain Technology Inc
Sichuan Rorei Technology Co ltd
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SICHUAN RONGRUI HUABAO TECHNOLOGY CO LTD
Chengdu En-Shine Oil & Gas Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种石油钻井振荡器，包括直通的动力外筒，设置在动力外筒底端的接头，以及设置在动力外筒的顶端的振动装置；动力外筒内由上至下依次设有分流装置、动力装置和阀片组；振动装置与动力外筒连接的一端设有活塞；分流装置与动力装置通过拉杆相连接，阀片组设置在接头与动力装置之间。本申请采用涡轮做动力源，涡轮组件为纯金属元件，使用寿命大幅提高，可连续使用300小时以上。并且，涡轮组件成本低，降低了整体造价。本申请的内部零件都安装在直通的动力外筒内，不会发生任何偏心运动，具有更好的稳定性。

Description

一种石油钻井振荡器
技术领域
    本实用新型涉及一种石油钻井振荡器。
背景技术
在水平井等复杂结构井钻井过程中，常常遇到拖压、粘卡等现象，目前常用的方法是使用一种由容积式马达提供动力的振荡器。容积式马达的主要部件包括定子和转子两部分，由于马达定子含有橡胶成分，在使用中常常出现以下几种问题：
1、橡胶属于易损件，寿命有限，容积式马达常常在使用100多个小时后就发生疲软，继而产生脱落、掉块等现象。容积式马达的寿命大多不超过200小时。
2、定子外层为金属材质，内层为橡胶材质，井下温度随井深增加增高，不同材质受热变形程度不同，在高温下定子性能下降。
3、普通橡胶材质的定子无法在油基泥浆中使用，油基泥浆中使用的容积式马达价格很高。
4、容积式马达受定转子结构限制，普遍尺寸较大，通常长度在2.5米以上。这种容积式马达提供动力的振荡器总体长度通常在5m以上，大尺寸可达7米以上。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种石油钻井振荡器，以解决上述问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种石油钻井振荡器，包括直通的动力外筒，设置在动力外筒底端的接头，以及设置在动力外筒的顶端的振动装置；动力外筒内由上至下依次设有分流装置、动力装置和阀片组；振动装置与动力外筒连接的一端设有活塞；分流装置与动力装置通过拉杆相连接，阀片组设置在接头与动力装置之间。
进一步地，振动装置包括设置在动力外筒的顶端的轴杆，轴杆上设有振动外筒，振动外筒的一端通过振动套节与轴杆以花键相连接，振动外筒的另一端与动力外筒通过螺纹连接；振动外筒与轴杆之间设有碟簧组件，振动外筒延伸入动力外筒的一端与轴杆之间设有第一挡圈，振动套节与轴杆之间设有可产生相对滑动的花键。
进一步地，分流装置包括设置在拉杆的顶端的分流锥，分流锥通过螺纹连接在拉杆的顶部；拉杆上设有第一轴承，第一轴承和动力外筒之间设有挡盘。
进一步地，动力装置包括与拉杆的底端相连接的传动轴，传动轴的上端部与动力外筒之间设有涡轮组件，传动轴的下端部与动力外筒之间设有若干第二轴承，若干轴承与涡轮组件之间设有第二挡圈。
进一步地，阀片组包括相互重叠的第一阀片和第二阀片；第一阀片固定在传动轴14的底端，其中部设有第一通孔；第一通孔由两个与第一阀片同心的两个半圆形孔组成，两个半圆形孔的孔径不同；第二阀片固定在接头与动力外筒的连接的一端，其中部设有与第一阀片上的第一通孔相同形状大小的第二通孔。
本实用新型的有益效果为：
1、本申请采用涡轮做动力源，涡轮组件为纯金属元件，使用寿命大幅提高，可连续使用300小时以上。并且，涡轮组件成本低，降低了整体造价。
2、本申请的内部零件都安装在直通的动力外筒内，不会发生任何偏心运动，具有更好的稳定性。
3、本申请的长度在2.5米以下，极大的缩短了申请长度，操控难度降低，可控性增强。
附图说明
图1为本实用新型最佳实施例的结构示意图；
图2为本实用新型最佳实施例的分流装置的局部放大图；
图3为本实用新型最佳实施例的第一阀片的结构示意图；
图4为本阀片组形成的通道面积最大状态时结构示意图；
图5为阀片组形成的通道面积最小状态时的结构示意图。
其中：1、轴杆；2、振动套节；3、振动外筒；4、碟簧组件；5、第一挡圈；6、缸；7、活塞；8、档盘；9、分流锥；91、第一轴承；92、拉杆；10、涡轮组件；101、涡轮定子；102、涡轮转子；11、第二挡圈；12、动力外筒；13、第二轴承；14、传动轴；15、第一阀片；151、第一通孔；16、第二阀片；161、第二通孔；17、接头。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示的石油钻井振荡器，包括直通的动力外筒12，设置在动力外筒12底端的接头17，以及设置在动力外筒12的顶端的振动装置；动力外筒12内由上至下依次设有分流装置、动力装置和阀片组；振动装置与动力外筒12连接的一端设有活塞7；分流装置与动力装置通过拉杆92相连接，阀片组设置在接头17与动力装置之间。
下面分别对各个组件进行详细描述：
根据本申请的一个实施例，振动装置包括设置在动力外筒12的顶端的轴杆1，轴杆1上设有振动外筒3，振动外筒3的一端通过振动套节2与轴杆1以花键相连接，振动外筒3的另一端与动力外筒12通过螺纹连接；振动外筒3与轴杆1之间设有碟簧组件4，振动外筒3延伸入动力外筒12的一端与轴杆1之间设有第一挡圈5，振动套节2与轴杆1之间设有可产生相对滑动的花键。
根据本申请的一个实施例，分流装置包括设置在拉杆92的顶端的分流锥9，分流锥9通过螺纹连接在在拉杆92的顶部；拉杆92上设有第一轴承91，第一轴承91和动力外筒12之间设有挡盘8。其中分流锥9可根据实际需求设置不同直径大小的通孔。
根据本申请的一个实施例，动力装置包括与拉杆92的底端相连接的传动轴14，传动轴14的上端部与动力外筒12之间设有涡轮组件10，传动轴14的下端部与动力外筒12之间设有若干第二轴承13，第二轴承13与涡轮组件10之间设有第二挡圈11。
根据本申请的一个实施例，阀片组包括相互重叠的第一阀片15和第二阀片16；第一阀片15固定在传动轴14的底端，其中部设有第一通孔151；第一通孔151由两个与第一阀片15同心的两个半圆形孔组成，两个半圆形孔的孔径不同；第二阀片16固定在接头17与动力外筒12的连接的一端，其中部设有与第一阀片15上的第一通孔151相同形状大小的第二通孔161。
工作时，流体经流通阀片组的通孔进入本申请内部，驱动涡轮组件10，涡轮转子102高速旋转，带动传动轴14及第一阀片15以相同转速高速旋转；第二阀片16通过接头17紧固在动力外筒12上。第一阀片15在高速转动时，与第二阀片16的通孔形成周期性大小交错变化，即形成周期性变化的液压力。当第一阀片与第二阀片16形成的通道面积最小时，液压力最大，液压力作用在活塞7的表面上，将推动轴杆1产生相对振动外筒3的滑动。当第一阀片15与第二阀片16形成的通道面积最大时，液压力最小，此时压缩后的碟簧组件4伸长，以推动活塞7及轴杆1复位。周期性变化的液压力形成周期性的滑动，产生振动作用。
涡轮组件10的级数可以根据需要进行设置，第一阀片15与第二阀片16的间距可根据需要进行调整，间距越小，液压力越大，但其间距不应过小或贴合。N组碟簧安装时应设置预紧力，预紧力大于100N，预紧力的大小与液压力有关。
本申请的两端均设有符合美国石油学会制定的行业标准的螺纹，可以装配在钻柱中任何位置。
在钻井过程中，本申请产生的振动将会带动相邻钻具组合的振动，将井壁与钻具组合之间的静摩擦转化为动摩擦，显著改善了井底的工作状态，解决了拖压，粘卡等难题，大幅降低成本，提高钻井效率。

Claims (5)

1.一种石油钻井振荡器，其特征在于，包括直通的动力外筒(12)，设置在所述动力外筒(12)底端的接头(17)，以及设置在所述动力外筒(12)的顶端的振动装置；所述动力外筒(12)内由上至下依次设有分流装置、动力装置和阀片组；所述振动装置与所述动力外筒(12)连接的一端设有活塞(7)；所述分流装置与所述动力装置通过拉杆(92)相连接，所述阀片组设置在所述接头(17)与所述动力装置之间。
2.根据权利要求1所述的石油钻井振荡器，其特征在于，所述振动装置包括设置在所述动力外筒(12)的顶端的轴杆(1)，所述轴杆(1)上设有振动外筒(3)，所述振动外筒(3)的一端通过振动套节(2)与所述轴杆(1)的延伸出动力外筒(12)的一端相连接，所述振动外筒(3)的另一端与所述动力外筒(12)通过螺纹连接；所述振动外筒(3)与所述轴杆(1)之间设有碟簧组件(4)，所述振动外筒(3)延伸入所述动力外筒(12)的一端与所述轴杆(1)之间设有第一挡圈(5)，振动套节(2)与轴杆(1)之间设有可产生相对滑动的花键。
3.根据权利要求1所述的石油钻井振荡器，其特征在于，所述分流装置包括设置在所述拉杆(92)的顶端的分流锥(9)；所述拉杆(92)上设有第一轴承(91)，所述第一轴承(91)和所述动力外筒(12)之间设有挡盘(8)。
4.根据权利要求1所述的石油钻井振荡器，其特征在于，所述动力装置包括与所述拉杆(92)的底端相连接的传动轴(14)，所述传动轴(14)的上端部与所述动力外筒(12)之间设有涡轮组件(10)，所述传动轴(14)的下端部与所述动力外筒(12)之间设有若干第二轴承(13)，所述若干轴承(13)与涡轮组件(10)之间设有第二挡圈(11)。
5.根据权利要求4所述的石油钻井振荡器，其特征在于，所述阀片组包括相互重叠的第一阀片(15)和第二阀片(16)；所述第一阀片(15)固定在所述传动轴(14)的底端，其中部设有第一通孔(151)；所述第一通孔(151)由两个与所述第一阀片(15)同心的两个半圆形孔组成，所述两个半圆形孔的孔径不同；所述第二阀片(16)固定在所述接头(17)与动力外筒(12)的连接的一端，其中部设有与所述第一阀片(15)上的第一通孔(151)相同形状大小的第二通孔(161)。
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