CN205558849U - 利用涡轮产生冲击振荡的井下工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于石油钻井等领域中的利用涡轮产生冲击振荡的井下工具，其技术方案是：上壳体、空心轴壳体，芯轴壳体、下接头依次通过螺纹连接；涡轮轴、连接轴、空心轴、上芯轴、下芯轴依次通过螺纹连接；多级涡轮定子和涡轮转子通过键装配在涡轮轴上，下端通过涡轮轴上的台肩固定；阀座通过轴承轴向定位，盘阀组固定在空心轴壳体上，下盘阀与空心轴壳体通过螺纹连接并固定在其上方；内筒体通过空心轴壳体与芯轴壳体轴向固定，套筒通过芯轴壳体台肩轴向定位，轴承组通过套筒、上芯轴及下接头轴向定位。本实用新型可以产生稳定的高频轴向振荡及周向冲击，克服钻井过程中的粘滑现象，提高了钻头破岩的效率，进而降低钻井成本。

Description

利用涡轮产生冲击振荡的井下工具

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油钻井、矿山开采、地质钻探等领域中的利用涡轮产生冲击振荡的井下工具。

背景技术

随着石油天然气资源的不断开采，钻井过程中所面临的问题也越来越多，在钻井过程中，当所遇地层为软硬交互地层时，钻头很容易产生粘滑现象，使得PDC钻头切削齿加速失效，这不仅会降低破岩效率，还会影响井底钻具组合的寿命，从而对整个钻井过程产生很大的影响。当发生粘滑现象时，钻具与井壁之间的摩擦多为静摩擦，静摩擦的存在将严重损坏钻具的使用寿命，钻具受到轴向振动冲击力的作用时，钻具与井壁之间的静摩擦将转换为动摩擦，并且所产生的动摩擦力比静摩擦力要小。

振荡器工作时，可以对钻具施加一定频率的振动冲击，将钻具所承受的静摩擦力转变为动摩擦力，既能够降低钻具所受的摩擦力，又能实现改善钻压传递效率的作用；同时，通过振荡器内部件的作用，将液压能转变为机械能，产生稳定频率的周向冲击。因此，振荡器的应用，能够有效控制和增加钻头的机械钻速，延长钻具的使用寿命，还可以增加分支井、水平井等结构井的井深，为深井油气的勘探开发提供方便。

发明内容

本实用新型的目的在于：为克服现有钻井中遇到的粘滑现象，同时将井底钻具所受的静摩阻转变为动摩阻的问题，特提供一种利用涡轮产生冲击振荡的井下工具。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：利用涡轮产生冲击振荡的井下工具，由上壳体、螺母、涡轮定子、涡轮转子、键、涡轮轴、密封圈、涡轮上盘阀、下盘阀、盘阀组壳体、轴承、锤头、阀座、空心轴壳体、连接轴、空心轴、内筒体、上芯轴、芯轴壳体、套筒、O型密封圈、下芯轴、轴承组、矩形型密封圈、下接头组成，其特征在于上壳体、空心轴壳体，芯轴壳体、下接头依次通过螺纹连接；多级涡轮定子和涡轮转子连接在一起，并通过键装配在涡轮轴上，多级涡轮下端通过涡轮轴上的台肩固定，上端通过螺母固定；涡轮轴下端部分有周向分布的4个通孔，轴承置于涡轮轴和空心轴壳体之间；涡轮轴、连接轴、空心轴、上芯轴、下芯轴依次通过螺纹连接；阀座位于轴承上方并轴向定位，盘阀组壳体位于阀座上方，固定在空心轴壳体上，下盘阀与空心轴壳体通过螺纹连接并固定在其上方；锤头中间为通孔，卡在下盘阀与连接轴之间；涡轮上盘阀在15度位置设有通孔，下盘阀与阀座在对应15度及其对称位置设有2个通孔；内筒体位于空心轴与空心轴壳体之间，并通过空心轴壳体与芯轴壳体轴向固定，其轴向设有4个过流通道；空心轴及上芯轴分别轴向2处和1处设有周向分布的4个通孔；套筒位于上芯轴与芯轴壳体之间，并通过芯轴壳体台肩轴向定位；轴承组位于下芯轴与芯轴壳体之间，并通过套筒、上芯轴及下接头轴向定位。

本实用新型与现有技术比较，其有益效果是：(1)利用涡轮产生冲击振荡的井下工具通过周向过流面积变化产生轴向振荡，提供破岩效率和机械钻速；(2)涡轮轴旋转时，通过轴向过流面积变化，锤头会产生周向冲击力，使钻头产生旋切方式的破岩，可以减小钻头的粘滑现象。

附图说明

图1为本实用新型利用涡轮产生冲击振荡的井下工具的结构示意图。

图中：1-上壳体、2-螺母、3-涡轮定子、4-涡轮转子、5-键、6-涡轮轴、7-密封圈、8-涡轮上盘阀、9-下盘阀、10-盘阀组壳体、11-轴承、12-锤头、13-阀座、14-空心轴壳体、15-连接轴、16-空心轴、17-内筒体、18-上芯轴、19-芯轴壳体、20-套筒、21-O型密封圈、22-下芯轴、23-轴承组、24-矩形型密封圈、25-下接头。

图2为本发明图1中A-A面的截面图。

图3为本发明图1中B-B面的截面图。

图4为本发明图1中C-C面的截面图。

具体实施方式

根据附图所示，利用涡轮产生冲击振荡的井下工具，由上壳体、螺母、涡轮定子、涡轮转子、键、涡轮轴、密封圈、涡轮上盘阀、下盘阀、盘阀组壳体、轴承、锤头、阀座、空心轴壳体、连接轴、空心轴、内筒体、上芯轴、芯轴壳体、套筒、O型密封圈、下芯轴、轴承组、矩形型密封圈、下接头组成，其特征在于上壳体1、空心轴壳体14，芯轴壳体19、下接头25依次通过螺纹连接；多级涡轮定子3和涡轮转子4连接在一起，并通过键5装配在涡轮轴6上，多级涡轮下端通过涡轮轴6上的台肩固定，上端通过螺母2固定；涡轮轴6下端部分有周向分布的4个通孔，轴承11置于涡轮轴6和空心轴壳体14之间；涡轮轴6、连接轴15、空心轴16、上芯轴18、下芯轴22依次通过螺纹连接；阀座13位于轴承11上方并轴向定位，盘阀组壳体10位于阀座13上方，固定在空心轴壳体14上，下盘阀9与空心轴壳体14通过螺纹连接并固定在其上方；锤头12中间为通孔，卡在下盘阀9与连接轴15之间；涡轮上盘阀8在15度位置设有通孔，下盘阀9与阀座13在对应15度及其对称位置设有2个通孔；内筒体17位于空心轴16与空心轴壳体14之间，并通过空心轴壳体14与芯轴壳体19轴向固定，其轴向设有4个过流通道；空心轴16及上芯轴18分别轴向2处和1处设有周向分布的4个通孔；套筒20位于上芯轴18与芯轴壳体19之间，并通过芯轴壳体19台肩轴向定位；轴承组23位于下芯轴22与芯轴壳体19之间，并通过套筒20、上芯轴18及下接头25轴向定位。工作时，涡轮上盘阀8通孔和下盘阀9及阀座13对应位置的通孔连通，钻进液依次通过涡轮定子3、涡轮转子4，一部分通过涡轮轴6通孔及连接轴15通孔，一部分通过盘阀组过流孔，并在空心轴16与空心轴壳体14之间的环形通道汇合，从空心轴16通孔进入空心轴16内部；由于内筒体17过流通道与空心轴16及上芯轴18周向通孔连通，一部分钻进液直接从中间通孔流向钻头，一部分通过内筒体16与空心轴16及上芯轴18形成的过流通道，最后从中间通孔流出。随着涡轮的转动，涡轮上盘阀8通孔和下盘阀9对应位置的通孔不连通，而与其对称位置的通孔连通，钻进液通过此通孔进入盘阀组壳体10空腔，推动锤头12转动，直至钻进液可以从阀座13对称位置的通孔流出，同时锤头12会产生轴向冲击力与盘阀组壳体10发生碰撞；此时内筒体17过流通道与空心轴16及上芯轴18周向通孔也不连通，钻进液直接通过连接轴15通孔从中间通孔流向钻头。如此反复，利用涡轮产生冲击振荡的井下工具会产生稳定的轴向振荡及周向冲击，以此克服粘滑现象。

Claims (1)

1.利用涡轮产生冲击振荡的井下工具，由上壳体、螺母、涡轮定子、涡轮转子、键、涡轮轴、密封圈、涡轮上盘阀、下盘阀、盘阀组壳体、轴承、锤头、阀座、空心轴壳体、连接轴、空心轴、内筒体、上芯轴、芯轴壳体、套筒、O型密封圈、下芯轴、轴承组、矩形型密封圈、下接头组成，其特征在于上壳体(1)、空心轴壳体(14)，芯轴壳体(19)、下接头(25)依次通过螺纹连接；多级涡轮定子(3)和涡轮转子(4)连接在一起，并通过键(5)装配在涡轮轴(6)上，多级涡轮下端通过涡轮轴(6)上的台肩固定，上端通过螺母(2)固定；涡轮轴(6)下端部分有周向分布的4个通孔，轴承(11)置于涡轮轴(6)和空心轴壳体(14)之间；涡轮轴(6)、连接轴(15)、空心轴(16)、上芯轴(18)、下芯轴(22)依次通过螺纹连接；阀座(13)位于轴承(11)上方并轴向定位，盘阀组壳体(10)位于阀座(13)上方，固定在空心轴壳体(14)上，下盘阀(9)与空心轴壳体(14)通过螺纹连接并固定在其上方；锤头(12)中间为通孔，卡在下盘阀(9)与连接轴(15)之间；涡轮上盘阀(8)在15度位置设有通孔，下盘阀(9)与阀座(13)在对应15度及其对称位置设有2个通孔；内筒体(17)位于空心轴(16)与空心轴壳体(14)之间，并通过空心轴壳体(14)与芯轴壳体(19)轴向固定，其轴向设有4个过流通道；空心轴(16)及上芯轴(18)分别轴向2处和1处设有周向分布的4个通孔；套筒(20)位于上芯轴(18)与芯轴壳体(19)之间，并通过芯轴壳体(19)台肩轴向定位；轴承组(23)位于下芯轴(22)与芯轴壳体(19)之间，并通过套筒(20)、上芯轴(18)及下接头(25)轴向定位。