CN207245619U - 一种水力振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于钻井工具技术领域，尤其涉及一种水力振荡器，包括依次连接的轴向振荡器机构、动力总成和下接头，轴向振荡器机构包括振动壳体、芯轴、蝶形弹簧和整流阀，芯轴滑动设置在振动壳体中，振动壳体内开设有环形空腔，蝶形弹簧套设在芯轴上，并设置在环形空腔中，蝶形弹簧的一端抵在振动壳体上，另一端抵在芯轴上，振动壳体靠近动力总成的一端开设有安装腔，整流阀设置在安装腔中；动力总成包括动力螺旋壳体，设置于动力螺旋壳体中的螺旋定子、可在螺旋定子中转动的螺旋转子、开设有偏心孔的上阀片和开设有中心孔的下阀片，动力螺旋壳体靠近振动壳体的一端开设有整流腔，螺旋转子的下端固定有上阀片，下阀片固定在下接头内，上阀片的下表面与下阀片的上表面间隙配合。

Description

一种水力振荡器

技术领域

本实用新型属于钻井工具技术领域，尤其涉及一种水力振荡器。

背景技术

在非常规油气钻探过程中(页岩气，页岩油，煤层气，致密性油气藏的勘探开发)，为了增加油气流体地层的渗流面积从而有效增加油气的渗流面积提高油气产量，需要进行水平定向井的钻井作业。在水平井段的钻杆与井壁摩擦会产生钻具托压现象，由其是在螺杆钻具定向钻井过程中由于钻杆产生的静磨阻使得在井口施加在钻杆上的钻压根本就无法有效地传导在钻头上使得钻进无法进行下去。往往垂直井段的钻杆被井口施加在钻杆上的钻压弯曲了却仍然无法将钻压有效传导到钻头上去。正是由于该问题的存在而无法使得水平钻井延伸到更长的距离。

在钻井管柱上增加一种可以实现轴向振动的特殊工具，通过液压驱动该工具会产生一种高频的轴向振动来化解钻井管柱与井壁之间的摩擦阻力，从而让井口施加在管柱上的钻压能够顺利通常地传导到钻头上去，可以大大提高钻井效率。现有技术钻井用水力振荡器中存在液压直接作用于螺旋转子使得上阀片与下阀片间摩擦力过大无法正常转动。

实用新型内容

为解决现有技术钻井用水力振荡器中存在的液压直接作用于螺旋转子使得上阀片与下阀片间摩擦力过大无法正常转动，以及上阀片与下阀片快速磨损的问题，本实用新型提供一种水力振荡器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下，一种水力振荡器，包括依次连接的轴向振荡器机构、动力总成和开设有内流道的下接头，所述轴向振荡器机构包括振动壳体、开设有内流道的芯轴、蝶形弹簧和整流阀，所述芯轴滑动设置在所述振动壳体中，所述振动壳体内开设有环形空腔，所述蝶形弹簧套设在所述芯轴上，并设置在所述环形空腔中，所述蝶形弹簧的一端抵在所述振动壳体上，另一端抵在所述芯轴上，所述振动壳体靠近所述动力总成的一端开设有安装腔，所述整流阀设置在所述安装腔中；

所述动力总成包括动力螺旋壳体、设置于动力螺旋壳体中的螺旋定子、能够在螺旋定子中转动的螺旋转子、开设有偏心孔的上阀片和开设有中心孔的下阀片，所述动力螺旋壳体靠近所述轴向振荡器机构的一端开设有整流腔，所述螺旋转子的下端固定有所述上阀片，所述下阀片固定在所述下接头内，所述上阀片的下表面与所述下阀片的上表面间隙配合。

作为优选，所述整流阀为开设有若干环形流道的圆柱体。环形流道能够有效控制钻井液流向，使钻井液避开螺旋转子端面从螺旋转子外周流入，避免液压直接作用到螺旋转子端面，从而增大上阀片和下阀片之间的压力，造成上阀片和下阀片之间摩擦阻力增大，使上阀片无法正常转动而导致水力振荡器工作效率低；而且上阀片和下阀片之间的摩擦阻力增大，会加速上阀片和下阀片磨损而失效，从而大大降低水力振荡器的使用寿命。

作为优选，所述整流阀的一端面抵靠在所述振动壳体上，另一端面抵靠在所述动力螺旋壳体上，当所述振动壳体和所述动力螺旋壳体装配好后，所述整流阀即被轴向固定。此方法装配简便，当然也可选用其它固定整流阀的方法，如放置固定卡等。

作为优选，所述螺旋转子为偏心螺杆，所述螺旋定子的内壁为与所述偏心螺杆的转动相配合的曲面。

作为优选，所述螺旋转子与所述上阀片通过螺纹连接。

作为优选，所述螺旋转子的下端开设有进水口，所述进水口一端与所述螺旋定子的内壁联通，另一端与所述偏心孔联通。

进一步地，所述下接头两端加工有螺纹，所述动力螺旋壳体两端加工有螺纹，所述振动壳体的下端加工有螺纹，所述下接头的上端与所述动力螺旋壳体螺纹连接，下端与钻头螺纹连接，所述动力螺旋壳体的上端与所述振动壳体的下端螺纹连接，所述芯轴上端加工有螺纹，所述芯轴的上端与钻柱螺纹连接。

进一步地，所述芯轴与所述振动壳体相接触的壁体接触面之间设置密封结构连接，所述振动壳体与所述动力螺旋壳体之间设置密封结构连接，所述下接头与所述动力螺旋壳体之间设置密封结构连接。

有益效果：本实用新型一种水力振荡器中的整流阀可改变钻井液通过螺旋转子和螺旋定子的流向，使钻井液避开螺旋转子端面从螺旋转子外周流入，使现有技术中液压直接作用于螺旋转子使得上阀片与下阀片间摩擦力过大无法正常转动和快速磨损的问题得以解决，从而提高了水力振荡器的工作效率和使用寿命。本实用新型水力振荡器的轴向振动化解了钻柱与井壁之间的摩擦阻力，从而让井口施加在钻柱上的钻压能够顺利地传导到钻头上去，可以大大提高钻井效率。

附图说明

图1是本实用新型一种水力振荡器的剖视示意图；

图2是本实用新型一种水力振荡器的部件整流阀的立体结构示意图；

图中1、振动壳体，1-1、环形空腔，1-2、安装腔，2、芯轴，3、蝶形弹簧，4、整流阀，4-1、环形流道，5、动力螺旋壳体，5-1、整流腔，6、螺旋定子，7、螺旋转子，7-1、进水口，8、上阀片，8-1、偏心孔，9、下阀片，9-1、中心孔，10下接头，11密封结构。

具体实施方式

实施例

如图1～2所示，一种水力振荡器，包括依次连接的轴向振荡器机构、动力总成和开设有内流道的下接头10，所述轴向振荡器机构包括振动壳体1、开设有内流道的芯轴2、蝶形弹簧3和整流阀4，所述芯轴2滑动设置在所述振动壳体1中，所述振动壳体1内开设有环形空腔1-1，所述蝶形弹簧3套设在所述芯轴2上，并设置在所述环形空腔1-1中，所述蝶形弹簧3的一端抵在所述振动壳体1上，另一端抵在所述芯轴2上，所述振动壳体1靠近所述动力总成的一端开设有安装腔1-2，所述整流阀4设置在所述安装腔1-2中；

所述动力总成包括动力螺旋壳体5、设置于动力螺旋壳体5中的螺旋定子6、能够在螺旋定子6中转动的螺旋转子7、开设有偏心孔8-1的上阀片8和开设有中心孔9-1的下阀片9，所述动力螺旋壳体5靠近所述轴向振荡器机构的一端开设有整流腔5-1，所述螺旋转子7的下端固定有所述上阀片8，所述下阀片9固定在所述下接头10内，所述上阀片8的下表面与所述下阀片9的上表面间隙配合。

所述整流阀4为开设有若干环形流道4-1的圆柱体。所述整流阀4的一端面抵靠在所述振动壳体1上，另一端面抵靠在所述动力螺旋壳体5上，当所述振动壳体1和所述动力螺旋壳体5装配好后，所述整流阀4即被轴向固定。

所述螺旋转子7为偏心螺杆，所述螺旋定子6的内壁为与所述偏心螺杆的转动相配合的曲面。所述螺旋转子7与所述上阀片8通过螺纹连接。所述螺旋转子7的下端开设有进水口7-1，所述进水口7-1一端与所述螺旋定子6的内壁联通，另一端与所述偏心孔8-1联通。

所述下接头10两端加工有螺纹，所述动力螺旋壳体5两端加工有螺纹，所述振动壳体1的下端加工有螺纹，所述下接头10的上端与所述动力螺旋壳体5螺纹连接，下端与钻头螺纹连接，所述动力螺旋壳体5的上端与所述振动壳体1的下端螺纹连接，所述芯轴2上端加工有螺纹，所述芯轴2的上端与钻柱螺纹连接。

所述芯轴2与所述振动壳体1相接触的壁体接触面之间设置密封结构11连接，所述振动壳体1与所述动力螺旋壳体5之间设置密封结构11连接，所述下接头10与所述动力螺旋壳体5之间设置密封结构11连接。

工作原理如下：

在水平钻井过程中，水力振荡器的芯轴2与钻柱螺纹连接，下接头10与钻头螺纹连接，当钻井液通过芯轴2的内流道，经整流阀4整流，使钻井液靠近整流阀4的外圈上的环形流道4-1流向整流腔5-1，然后钻井液驱动螺旋转子7在螺旋定子6内旋转且沿径向往复运动，从而使钻井液的动能转化为旋转的机械能，螺旋转子7的旋转且径向往复运动带动上阀片8旋转且径向往复运动，使上阀片8的偏心孔8-1和下阀片9的中心孔9-1重叠面积发周期性生变化，即钻井液在上阀片8和下阀片9间的流通量发生周期性变化，从而使上阀片8上游液流压力发生周期性型变化。上游液流压力的周期性变化传递给蝶形弹簧3，使蝶形弹簧3周期性伸缩，从而蝶形弹簧3带动振动壳体1发生周期性振动，有效改善钻柱与井壁的摩擦阻力，提高钻进速度，同时使钻头射流也发生周期性变化，提高破岩效率。

Claims (8)

1.一种水力振荡器，其特征在于：包括依次连接的轴向振荡器机构、动力总成和开设有内流道的下接头(10)，所述轴向振荡器机构包括振动壳体(1)、开设有内流道的芯轴(2)、蝶形弹簧(3)和整流阀(4)，所述芯轴(2)滑动设置在所述振动壳体(1)中，所述振动壳体(1)内开设有环形空腔(1-1)，所述蝶形弹簧(3)套设在所述芯轴(2)上，并设置在所述环形空腔(1-1)中，所述蝶形弹簧(3)的一端抵在所述振动壳体(1)上，另一端抵在所述芯轴(2)上，所述振动壳体(1)靠近所述动力总成的一端开设有安装腔(1-2)，所述整流阀(4)设置在所述安装腔(1-2)中；

所述动力总成包括动力螺旋壳体(5)、设置于动力螺旋壳体(5)中的螺旋定子(6)、能够在螺旋定子(6)中转动的螺旋转子(7)、开设有偏心孔(8-1)的上阀片(8)和开设有中心孔(9-1)的下阀片(9)，所述动力螺旋壳体(5)靠近所述轴向振荡器机构的一端开设有整流腔(5-1)，所述螺旋转子(7)的下端固定有所述上阀片(8)，所述下阀片(9)固定在所述下接头(10)内，所述上阀片(8)的下表面与所述下阀片(9)的上表面间隙配合。

2.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于：所述整流阀(4)为开设有若干环形流道(4-1)的圆柱体。

3.根据权利要求2所述的水力振荡器，其特征在于：所述整流阀(4)的一端面抵靠在所述振动壳体(1)上，另一端面抵靠在所述动力螺旋壳体(5)上，当所述振动壳体(1)和所述动力螺旋壳体(5)装配好后，所述整流阀(4)即被轴向固定。

4.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于：所述螺旋转子(7)为偏心螺杆，所述螺旋定子(6)的内壁为与所述偏心螺杆的转动相配合的曲面。

5.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于：所述螺旋转子(7)与所述上阀片(8)通过螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的水力振荡器，其特征在于：所述螺旋转子(7)的下端开设有进水口(7-1)，所述进水口(7-1)一端与所述螺旋定子(6)的内壁联通，另一端与所述偏心孔(8-1)联通。

7.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于：所述下接头(10)两端加工有螺纹，所述动力螺旋壳体(5)两端加工有螺纹，所述振动壳体(1)的下端加工有螺纹，所述下接头(10)的上端与所述动力螺旋壳体(5)螺纹连接，下端与钻头螺纹连接，所述动力螺旋壳体(5)的上端与所述振动壳体(1)的下端螺纹连接，所述芯轴(2)上端加工有螺纹，所述芯轴(2)的上端与钻柱螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于：所述芯轴(2)与所述振动壳体(1)相接触的壁体接触面之间设置密封结构(11)连接，所述振动壳体(1)与所述动力螺旋壳体(5)之间设置密封结构(11)连接，所述下接头(10)与所述动力螺旋壳体(5)之间设置密封结构(11)连接。