CN205297335U - 一种水力振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水力振荡器，属于钻井机械技术领域。水力振荡器包括：依次连通的振荡总成、阀门总成和马达总成，振荡总成包括第一壳体、振荡轴和弹簧，振荡轴可滑动地插装在第一壳体的上端内，振荡轴的外周壁上设有第一卡槽，第一壳体的内周壁上设有第二卡槽，弹簧卡设在第一卡槽和第二卡槽之间；阀门总成包括第二壳体、第一阀片、第二阀片，第二壳体与第一壳体连通，第一阀片偏心于第二阀片且相互连通；马达总成包括第三壳体和转子，转子可转动地插装在第三壳体内和第二壳体内，第一阀片同轴安装在转子的下端上，第一阀片通过流道与转子和第二壳体之间的间隙连通。本实用新型可以减小钻具与井壁之间的摩擦系数。

Description

一种水力振荡器

技术领域

本实用新型属于钻井机械技术领域，特别涉及一种水力振荡器。

背景技术

石油钻井可以大致分为直井和斜井，由于斜井与直井相比具有更好的经济效益，所以随着石油钻井工艺技术的发展，斜井所占的比例已经越来越大。但是随着斜井的斜度不断增大，开钻难度也随之增大，其困难主要体现在钻具由于受到油井形状的限制，在行进过程中必须紧贴下侧的井壁，从而导致了钻具与井壁之间的摩擦力过大，使得钻具行进困难，严重的影响了钻井效率。

实用新型内容

为了解决在开钻大斜度井时钻具与井壁之间摩擦力过大的问题，本实用新型实施例提供了一种水力振荡器。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种水力振荡器，所述水力振荡器包括：依次连通的振荡总成、阀门总成和马达总成，所述振荡总成包括第一壳体、振荡轴和弹簧，所述振荡轴为空心杆件，所述振荡轴可滑动地插装在所述第一壳体的下端内，所述振荡轴的外周壁上设有第一卡槽，所述第一壳体的内周壁上设有第二卡槽，所述第一卡槽的限位面与所述第二卡槽的限位面相向设置，所述弹簧卡设在所述第一卡槽和所述第二卡槽之间且两端分别与所述第一卡槽的限位面和所述第二卡槽的限位面相抵；所述阀门总成包括第二壳体和设置在所述第二壳体内的第一阀片、第二阀片，所述第二壳体的下端与所述第一壳体的上端相互连通，所述第一阀片偏心于所述第二阀片且相互连通，所述第一阀片可滑动地放置在所述第二阀片上；所述马达总成包括第三壳体和转子，所述第三壳体与所述第二壳体的上端连通，所述转子的上端为波浪型结构且可转动地插装在所述第三壳体内，所述转子的下端设有流道且可转动地插装在所述第二壳体内，所述第一阀片同轴安装在所述转子的下端上，所述第一阀片通过所述流道与所述转子和所述第二壳体之间的间隙连通，所述转子和所述第二壳体之间的间隙与所述转子和所述第三壳体之间的间隙连通。

在本实用新型的一种实施方式中，所述振荡总成还包括定位套筒，所述定位套筒可滑动地套设在所述振荡轴上且夹设在所述第一壳体和所述振荡轴之间，所述定位套筒固定插设在所述第二卡槽内，所述定位套筒和所述第一卡槽的限位面均与所述弹簧的一端相抵。

在本实用新型的又一种实施方式中，所述振荡总成还包括活塞头，所述活塞头可滑动地插装在所述第一壳体内，所述活塞头固定安装在所述振荡轴的一端且连通所述第一壳体和所述振荡轴，所述活塞头和所述第二卡槽的限位面均与所述弹簧的另一端相抵。

在本实用新型的又一种实施方式中，在所述振荡轴和所述定位套筒之间设有第一密封件，在所述活塞头和所述第一壳体之间设有第二密封件。

在本实用新型的又一种实施方式中，所述阀门总成还包括第一螺母，所述第一阀片和所述转子均插装在所述第一螺母内。

在本实用新型的又一种实施方式中，所述阀门总成还包括支撑座，所述支承座安装在所述第二壳体内，所述第二阀片安装在所述支撑座上，所述第二阀片通过所述支撑座与所述第二壳体连通。

在本实用新型的又一种实施方式中，所述阀门总成还包括第二螺母，所述第二阀片和所述支撑座均插装在所述第二螺母内。

在本实用新型的又一种实施方式中，所述第三壳体的内周壁上设有支撑橡胶，所述支撑橡胶与所述转子相匹配。

在本实用新型的又一种实施方式中，所述第一壳体与所述第二壳体之间以及所述第二壳体与所述第三壳体之间均为螺纹连接。

在本实用新型的又一种实施方式中，所述弹簧为碟形弹簧，所述碟形弹簧套设在所述振荡轴上。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将振荡总成、阀门总成和马达总成依次连通，在振荡总成内配备第一壳体、可滑动地插装在第一壳体内的振荡轴、夹设在第一壳体和振荡轴之间的弹簧，在阀门总成内配备第二壳体和设置在第二壳体内的第一阀片、第二阀片，第一阀片和第二阀片可滑动地叠放在一起且相互连通，在马达总成内配备第三壳体和转子，转子的两端分别可转动地设置在第二壳体和第三壳体内，第一阀片同轴安装在转子的一端，在工作过程中，高压的钻井液从第三壳体的上端进入马达总成并流经转子与第三壳体之间的间隙，以驱动波浪形结构的转子旋转，由于转子的底部于第一阀片相连，第一阀片偏心于第二阀片，所以使得转子在转动的过程中带动第一阀片相对于第二阀片做往复运动，从而使得第一阀片和第二阀片之间的过流面积有规律的间歇变化，进而产生简谐压力波并作用于振荡轴，当振荡轴受到强压力波时，振荡轴压缩弹簧以在第一壳体内做小距离的轴向运动，当振荡轴受到弱压力波时，振荡轴不足以克服弹簧的弹性势能，进而被弹簧推开以在第一壳体内做小距离的反向轴向运动，如此反复以使得振荡总成产生振荡，由于动摩擦的摩擦系数远小于静摩擦的摩擦系数，所以水力振荡器减小了钻具与井壁之间的摩擦系数，提高了钻具的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的振荡总成的剖面图；

图2是本实用新型实施例提供的阀门总成和马达总成的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的弹簧一端的局部放大剖面图；

图4是本实用新型实施例提供的弹簧另一端的局部放大剖面图；

图5是本实用新型实施例提供的马达总成的横截面示意图；

图6是本实用新型实施例提供的阀门总成的局部放大剖面图；

图7a-7c是本实用新型实施例提供的水力振荡器的工作状态示意图；

图中各符号表示含义如下：

1-振荡总成，11-第一壳体，111-第二卡槽，12-振荡轴，121-第一卡槽，13-弹簧，14-定位套筒，141-第一密封件，15-活塞头，151-第二密封件，2-阀门总成，21-第二壳体，22-第一阀片，23-第二阀片，24-第一螺母，25-支撑座，26-第二螺母，3-马达总成，31-第三壳体，32-转子，321-流道，33-支撑橡胶，331-第一配合部，332-第二配合部，弹簧的一端A，弹簧的另一端B。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本实用新型实施例提供的一种水力振荡器，如图1-2所示，该水力振荡器包括：依次连通的振荡总成1、阀门总成2和马达总成3，振荡总成1包括第一壳体11、振荡轴12和弹簧13，振荡轴12为空心杆件，振荡轴12可滑动地插装在第一壳体11的下端内，振荡轴12的外周壁上设有第一卡槽121，第一壳体11的内周壁上设有第二卡槽111，第一卡槽121的限位面与第二卡槽111的限位面相向设置，弹簧13卡设在第一卡槽121和第二卡槽111之间且两端分别与第一卡槽121的限位面和第二卡槽111的限位面相抵；阀门总成2包括第二壳体21和设置在第二壳体21内的第一阀片22、第二阀片23，第二壳体21的下端与第一壳体11的上端相互连通，第一阀片22偏心于第二阀片23且相互连通，第一阀片22可滑动地放置在第二阀片23上；马达总成3包括第三壳体31和转子32，第三壳体31与第二壳体21的上端连通，转子32的上端为波浪型结构且可转动地插装在第三壳体31内，转子32的下端设有流道321且可转动地插装在第二壳体21内，第一阀片22同轴安装在转子32的下端上，第一阀片22通过流道321与转子32和第二壳体21之间的间隙连通，转子32和第二壳体21之间的间隙与转子32和第三壳体31之间的间隙连通。

本实施例通过将振荡总成1、阀门总成2和马达总成3依次连通，在振荡总成1内配备第一壳体11、可滑动地插装在第一壳体11内的振荡轴12、夹设在第一壳体11和振荡轴12之间的弹簧13，在阀门总成2内配备第二壳体21和设置在第二壳体21内的第一阀片22、第二阀片23，第一阀片22和第二阀片23可滑动地叠放在一起且相互连通，在马达总成3内配备第三壳体31和转子32，转子32的两端分别可转动地设置在第二壳体21和第三壳体31内，第一阀片22同轴安装在转子32的一端，在工作过程中，高压的钻井液从第三壳体31的上端进入马达总成3并流经转子32与第三壳体31之间的间隙，以驱动波浪形结构的转子32旋转，由于转子32的底部于第一阀片22相连，第一阀片22偏心于第二阀片23，所以使得转子32在转动的过程中带动第一阀片22相对于第二阀片23做往复运动，从而使得第一阀片22和第二阀片23之间的过流面积有规律的间歇变化，进而产生简谐压力波并作用于振荡轴12，当振荡轴12受到强压力波时，振荡轴12压缩弹簧13以在第一壳体31内做小距离的轴向运动，当振荡轴12受到弱压力波时，振荡轴12不足以克服弹簧13的弹性势能，进而被弹簧13推开以在第一壳体31内做小距离的反向轴向运动，如此反复以使得振荡总成1产生振荡，由于动摩擦的摩擦系数远小于静摩擦的摩擦系数，所以水力振荡器减小了钻具与井壁之间的摩擦系数，提高了钻具的工作效率。

优选地，第一壳体11与第二壳体21之间以及第二壳体21与第三壳体31之间均为螺纹连接，从而方便拆装本实施例提供的水力振荡器。

图1为振荡总成的剖面图，参见图1，在本实用新型实施中，振荡总成1还包括定位套筒14，定位套筒14可滑动地套设在振荡轴12上且夹设在第一壳体11和振荡轴12之间，定位套筒14固定插设在第二卡槽111内，定位套筒14和第一卡槽121的限位面均与弹簧13的一端A相抵(详见图3)。定位套筒14限定了振荡轴12在第一壳体11内的径向位置，从而保证了振荡轴12只能在第一壳体11内轴向滑动。优选地，定位套筒14可以与第一壳体11螺纹连接。另外，由于定位套筒14固定安装在第一壳体11上，所以定位套筒14还可以起到卡装弹簧13的作用，使得弹簧13被定位安装在第二卡槽111和定位套筒14之间。

具体地，在振荡轴12和定位套筒14之间设有第一密封件141，从而避免了钻井液渗入振荡总成1中，对振荡轴12的往复运动产生干涉。

再次参见图1，在本实施例中，振荡总成1还包括活塞头15，活塞头15可滑动地插装在第一壳体11内，活塞头15固定安装在振荡轴12的上端且连通第一壳体11和振荡轴12，活塞头15和第二卡槽111的限位面均与弹簧13的另一端B相抵(详见图4)。活塞头15能够起到增大振荡轴12受力面积的作用，从而使得振荡轴12能够更好的接受到简谐压力，进而灵敏的做出振动反馈。优选地，活塞头15可以与振荡轴12螺纹连接。另外，由于活塞头15与弹簧13相抵且与振荡轴12固定连接，所以活塞头15还可以起到避免振荡轴12滑出第一壳体11的作用。

具体地，在活塞头15和第一壳体11之间设有第二密封件151。从而避免了钻井液渗入第一卡槽121和第二卡槽111内，对振荡轴12的往复运动产生干涉。

优选地，弹簧13为碟形弹簧，碟形弹簧套设在振荡轴12上，从而可以利用碟形弹簧行程小，负荷大的特点，使得振荡轴12在第一壳体11内做小距离的轴向往复运动。

图2为阀门总成和马达总成的剖面结构示意图，在本实施例中，第三壳体31的内周壁上设有支撑橡胶33，支撑橡胶33与转子32相匹配，在上述实现方式中，支撑橡胶33可以包括分别与转子32相匹配的第一配合部331和第二配合部332，第一配合部331和第二配合部332均为波浪形，且第一配合部331和第二配合部332关于第三壳体31的中轴对称布置，使得当转子32与第一配合部331相吻合时，第二配合部332的波峰与转子32的波峰相抵，随着转子32的旋转，与第一配合部331吻合的转子32逐渐向第二配合部332的方向移动，当第二配合部332与转子32相吻合时，同样的，第一配合部331的波峰与转子32的波峰相抵，从而使得转子32在第一配合部331和第二配合部332之间做往复运动(详见图5)。

图6为阀门总成的局部放大剖面图，优选地，阀门总成2还包括第一螺母24，第一阀片22和转子32均插装在第一螺母24内，以使得第一阀片22能够随着转子32相对于第二阀片23做往复运动。需要说明的是，第一阀片22与转子32的连接方式并不局限于上述优选方案，在其他实施例中，转子32和第一阀片22还可以通过其他的方式连接在一起，本实用新型对此不做限制。

具体地，阀门总成2还包括支撑座25，支承座25安装在第二壳体21内，第二阀片23安装在支撑座25上，第二阀片23通过支撑座25与第二壳体21连通，从而起到支撑第一阀片22与第二阀片23的作用。

更具体地，阀门总成2还包括第二螺母26，第二阀片23和支撑座25均插装在第二螺母26内，从而起到了固定第二阀片23的作用，避免了第二阀片23随着第一阀片22一同运动。

下面结合图7a-7c简单说明一下简谐压力与第一阀片、第二阀片之间的过流面积的关系：

当第一阀片位于第二阀片的最左端时(详见图7a)，此时第一阀片22和第二阀片23之间的过流面积最小，即马达总成3内的压力最大；

随着第一阀片22向右反向运动，第一阀片22与第二阀片23之间的过流面积随之增大，当第一阀片22与第二阀片23相互同轴设置时(详见图7b)，此时第一阀片22和第二阀片23之间的过流面积最大，即马达总成3内的压力最小；

随着第一阀片22继续向右运动，第一阀片22与第二阀片23之间的过流面积随之减小，当第一阀片22位于第二阀片23的最右端时(详见图7c)，此时第一阀片22和第二阀片23之间的过流面积再次变为最小，即马达总成3内的压力再次变为最大，从而使得马达总成3内的压力随着第一阀片22的运动而形成简谐压力波，进而驱动振荡轴12在第一壳体11内做往复轴向运动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水力振荡器，其特征在于，所述水力振荡器包括：依次连通的振荡总成、阀门总成和马达总成，所述振荡总成包括第一壳体、振荡轴和弹簧，所述振荡轴为空心杆件，所述振荡轴可滑动地插装在所述第一壳体的下端内，所述振荡轴的外周壁上设有第一卡槽，所述第一壳体的内周壁上设有第二卡槽，所述第一卡槽的限位面与所述第二卡槽的限位面相向设置，所述弹簧卡设在所述第一卡槽和所述第二卡槽之间且两端分别与所述第一卡槽的限位面和所述第二卡槽的限位面相抵；所述阀门总成包括第二壳体和设置在所述第二壳体内的第一阀片、第二阀片，所述第二壳体的下端与所述第一壳体的上端相互连通，所述第一阀片偏心于所述第二阀片且相互连通，所述第一阀片可滑动地放置在所述第二阀片上；所述马达总成包括第三壳体和转子，所述第三壳体与所述第二壳体的上端连通，所述转子的上端为波浪型结构且可转动地插装在所述第三壳体内，所述转子的下端设有流道且可转动地插装在所述第二壳体内，所述第一阀片同轴安装在所述转子的下端上，所述第一阀片通过所述流道与所述转子和所述第二壳体之间的间隙连通，所述转子和所述第二壳体之间的间隙与所述转子和所述第三壳体之间的间隙连通。

2.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述振荡总成还包括定位套筒，所述定位套筒可滑动地套设在所述振荡轴上且夹设在所述第一壳体和所述振荡轴之间，所述定位套筒固定插设在所述第二卡槽内，所述定位套筒和所述第一卡槽的限位面均与所述弹簧的一端相抵。

3.根据权利要求2所述的水力振荡器，其特征在于，所述振荡总成还包括活塞头，所述活塞头可滑动地插装在所述第一壳体内，所述活塞头固定安装在所述振荡轴的上端且连通所述第一壳体和所述振荡轴，所述活塞头和所述第二卡槽的限位面均与所述弹簧的另一端相抵。

4.根据权利要求3所述的水力振荡器，其特征在于，在所述振荡轴和所述定位套筒之间设有第一密封件，在所述活塞头和所述第一壳体之间设有第二密封件。

5.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述阀门总成还包括第一螺母，所述第一阀片和所述转子均插装在所述第一螺母内。

6.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述阀门总成还包括支撑座，所述支承座安装在所述第二壳体内，所述第二阀片安装在所述支撑座上，所述第二阀片通过所述支撑座与所述第二壳体连通。

7.根据权利要求6所述的水力振荡器，其特征在于，所述阀门总成还包括第二螺母，所述第二阀片和所述支撑座均插装在所述第二螺母内。

8.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述第三壳体的内周壁上设有支撑橡胶，所述支撑橡胶与所述转子相匹配。

9.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述第一壳体与所述第二壳体之间以及所述第二壳体与所述第三壳体之间均为螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述弹簧为碟形弹簧，所述碟形弹簧套设在所述振荡轴上。