CN207988945U - 一种多功能脉冲装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钻井技术领域，公开了一种多功能脉冲装置，包括脉冲主体，脉冲主体内部设置有可沿脉冲主体长度方向移动的活塞组件，活塞组件内部设置有可沿活塞组件长度方向移动的内活塞杆，脉冲主体两端分别设置有上接头和下接头；在钻井时，通过流体能量驱动系统驱动活塞组件和内活塞杆移动，产生振动、冲击和流体的脉冲运动来带动与之连接配套的底部作业头进行相关作业，由于振动作用相对于现有的常规旋转钻头钻井或井底动力钻具方式，不容易卡钻，从而降低卡钻的几率，从根本上解决卡钻的问题，并且可以将进入井内管柱与井壁之间的静摩擦转变为动摩擦，从而减少了摩擦阻力，有助于大斜度井或水平井钻井，增大水平井水平段延伸长度。

Description

一种多功能脉冲装置

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，具体涉及一种多功能脉冲装置。

背景技术

目前在钻井时，通过带动钻头旋转来完成钻井，由于钻井液性能、地质条件及长期大强度开采等原因，使岩石胶结强度降低或破坏，地层出砂或坍塌，造成井下卡钻现象。特别是在油田开发中，油田开发到中后期，长期注水开发加速了开发井段地层胶结强度的降低，地层出砂卡生产管柱的现象不断上升，而解除砂卡生产管柱的最经济、快捷的办法是——活动解卡。目前应用于施工现场的此类工具有液压增力器和震击器，目前使用的液压增力器只能实现对卡点的大力上提，无法实现震击解卡；而目前使用的震击器是通过钻柱连接到地面，依靠地面设备施加的拉力对被卡管柱或工具进行震击解卡。但随着钻井技术的提高，大斜度井、水平井不断增加，使得仅靠地面设备活动解卡的难度不断增加。特别是大斜度井、水平井受井斜影响，地面设备活动解卡的力量无法正常传递到震击器和卡点，解卡效果极度下降，严重影响了井下卡钻事故的处理，甚至造成生产井报废，而且现有活动解卡在卡钻时才会使用，不能减低卡钻发生的几率。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种多功能脉冲装置,从而降低钻井过程中卡钻发生的几率。

本发明采用的技术方案如下：

一种多功能脉冲装置，包括脉冲主体，所述脉冲主体内部设置有可沿脉冲主体长度方向移动的活塞组件，活塞组件内部设置有可沿活塞组件长度方向移动的内活塞杆，所述脉冲主体两端分别设置有上接头和下接头。

优选的，所述脉冲主体包括外筒和设置在外筒内部的主体组件，所述外筒与主体组件之间设置有第一通道,第一通道分别与上接头和下接头连通；

所述主体组件包括依次连接的上缸头、第一缸节、缸筒、第二缸节、下缸头；所述第一缸节和第二缸节均向主体组件内部凸出；所述缸筒中部设置有连通第一通道和主体组件内部的通道C；所述第一缸节和第二缸节分别设置有连通第一通道和主体组件内部的通道B和通道D；

所述活塞组件包括依次连接的上组件、中间组件、下组件，中间组件向外凸出卡在第一缸节和第二缸节之间，限制活塞组件移动；中间组件中部设置有与通道C连通的凹槽；中间组件位于凹槽下部设置有连通凹槽与活塞组件内部的通道G；

所述上组件端头内部设置有限制内活塞杆移动的上卡块，上组件位于上组件和中间组件连接处设置有与活塞组件内部连通的通道F，上组件位于上卡块靠近中间组件一侧端部设置有与活塞组件内部连通的通道E，通道E可与通道B连通；所述下组件端头内部设置有限制内活塞杆移动的下卡块，下组件位于下组件和中间组件连接处设置有与活塞组件内部连通的通道H，下组件位于下卡块靠近中间组件一侧端部设置有与活塞组件内部连通的通道I，通道I可与通道D连通；

所述内活塞杆包括上活塞头、中间活塞杆、下活塞头，所述中间活塞杆和中间组件之间设置有与通道G连通的第二通道，第二通道可与通道H或通道F连通；所述上活塞头向外凸出设置有与上卡块配合限制内活塞杆移动的第一卡块，所述下活塞头向外凸出设置有与下卡块配合限制内活塞杆移动的第二卡块；

所述内活塞杆内部中空，第一卡块中部设置有与内活塞杆内部连通的通道J，通道J可与通道F连通；所述第二卡块中部设置有与内活塞杆内部连通的通道K，通道K可与通道H连通。

优选的，所述上接头和脉冲主体之间设置有密封圈。

优选的，所述上组件和下组件外部均套设有紧固套。

优选的，所述中间活塞杆外部设置有螺旋槽。

优选的，所述螺旋槽均布有多个。

优选的，所述下组件和下缸头之间依次设置有接轴和柱塞。

优选的，所述下缸头和下接头之间设置有定位套。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明脉冲主体内设置的活塞组件和内活塞杆可以沿脉冲主体长度方向移动，在钻井时，通过流体能量驱动系统驱动活塞组件和内活塞杆移动，产生振动、冲击和流体的脉冲运动来带动与之连接配套的底部作业头进行相关工作，由于振动作用相对于现有的常规旋转钻头钻井或井底动力钻具方式，不容易卡钻，从而降低卡钻的几率，从根本上解决卡钻的问题；

2、本发明脉冲主体内设置的活塞组件和内活塞杆可以沿脉冲主体长度方向移动，可以提高硬地层钻速；不仅可用于带入连续油管到大位移井，而且可用于提高井眼内长段化学试剂的注入效果；消除井眼四周产层损害；

3、本发明脉冲主体带上井下马达可用于提高传递给大位移井中磨鞋或钻头的重量；可用于提高传递到其他井下工具如闩和阀促动器的重量。

附图说明

图1是本发明总体连接示意图；第一状态；

图2是本发明总体连接示意图；第二状态；

图3是本发明总体连接示意图；第三状态；

图4是本发明总体连接示意图；第四状态；

图5是本发明脉冲主体示意图；

图6是本发明活塞组件示意图；

图7是本发明内活塞杆示意图；

图中标记：1-脉冲主体，2-活塞组件，3-内活塞杆，4-上接头，5-下接头，6-外筒，7-主体组件，8-第一通道，9-上缸头，10-第一缸节，11-缸筒，12-第二缸节，13-下缸头，14-通道C，15-通道B，16-通道D，17-上组件，18-中间组件，19-下组件，20-凹槽，21-通道G，22-上卡块，23-通道F，24-通道E，25-下卡块，26-通道H，27-通道I，28-上活塞头，29-中间活塞杆，30-下活塞头，31-第二通道，32-第一卡块，33-第二卡块，34-通道J，35-通道K，36-紧固套，37-螺旋槽，38-接轴，39-柱塞，40-定位套。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本发明作详细说明,显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种多功能脉冲装置，包括脉冲主体1，所述脉冲主体1内部设置有可沿脉冲主体1长度方向移动的活塞组件2，活塞组件2内部设置有可沿活塞组件2长度方向移动的内活塞杆3，所述脉冲主体1两端分别设置有上接头4和下接头5。

如图5所示，所述脉冲主体1包括外筒6和设置在外筒6内部的主体组件7，所述外筒6与主体组件7之间设置有第一通道8,第一通道8分别与上接头4和下接头5连通；

所述主体组件7包括依次连接的上缸头9、第一缸节10、缸筒11、第二缸节12、下缸头13；所述第一缸节10和第二缸节12均向主体组件7内部凸出；所述缸筒11中部设置有连通第一通道8和主体组件7内部的通道C14；所述第一缸节10和第二缸节12分别设置有连通第一通道8和主体组件7内部的通道B15和通道D16；上缸头9与上接头4连接，下缸头13与下接头5连接；

如图6所示，所述活塞组件2包括依次连接的上组件17、中间组件18、下组件19，中间组件18向外凸出卡在第一缸节10和第二缸节12之间，限制活塞组件2移动；中间组件18中部设置有与通道C14连通的凹槽20；中间组件18位于凹槽20下部设置有连通凹槽20与活塞组件2内部的通道G21；

所述上组件17端头内部设置有限制内活塞杆3移动的上卡块22，上组件17位于上组件17和中间组件18连接处设置有与活塞组件2内部连通的通道F23，上组件17位于上卡块22靠近中间组件18一侧端部设置有与活塞组件2内部连通的通道E24，通道E24可与通道B15连通；所述下组件19端头内部设置有限制内活塞杆3移动的下卡块25，下组件19位于下组件19和中间组件18连接处设置有与活塞组件2内部连通的通道H26，下组件19位于下卡块25靠近中间组件18一侧端部设置有与活塞组件2内部连通的通道I27，通道I27可与通道D16连通；

如图7所示，所述内活塞杆3包括上活塞头28、中间活塞杆29、下活塞头30，所述中间活塞杆29和中间组件18之间设置有与通道G21连通的第二通道31，第二通道31可与通道H26或通道F23连通；所述上活塞头28向外凸出设置有与上卡块22配合限制内活塞杆3移动的第一卡块32，所述下活塞头30向外凸出设置有与下卡块25配合限制内活塞杆3移动的第二卡块33；

所述内活塞杆3内部中空，第一卡块32中部设置有与内活塞杆3内部连通的通道J34，通道J34可与通道F23连通；所述第二卡块33中部设置有与内活塞杆3内部连通的通道K35，通道K35可与通道H26连通。

所述上接头4和脉冲主体1之间设置有密封圈；所述上组件17和下组件19外部均套设有紧固套36。

所述中间活塞杆29外部设置有螺旋槽37；所述螺旋槽37均布有多个。

所述下组件19和下缸头13之间依次设置有接轴38和柱塞39；所述下缸头13和下接头5之间设置有定位套40。

本发明的工作原理是：本发明工作时,先如图1所示，中间组件18与第二缸节12接触，第二卡块33与下卡块25接触，上接头4通入高压流体，高压流体依次沿着第一通道8、通道C14、凹槽20、通道G21、第二通道31、通道H26，到达中间组件18和第二缸节12贴合面间的缝隙，从而推动活塞组件2、内活塞杆3、接轴38一起向左移动，

达到如图2所示状态，中间组件18与第一缸节10接触，此时，通道D16和通道I27接通，高压流体依次沿着第一通道8、通道D16、通道I27，到达第二卡块33和下卡块25贴合面间的缝隙，从而推动内活塞杆3和接轴38一起向左移动，

达到如图3所示状态，第一卡块32与上卡块22接触，此时，高压流体依次沿着第一通道8、通道C14、凹槽20、通道G21、第二通道31、通道F23，到达中间组件18和第一缸节10贴合面间的缝隙，从而推动活塞组件2、内活塞杆3、接轴38一起向右移动，

达到如图4所示状态，中间组件18与第二缸节12接触，通道B15和通道E24接通，高压流体依次沿着第一通道8、通道B15、通道E24，到达上卡块22和第一卡块32贴合面间的缝隙，从而推动内活塞杆3和接轴38一起向右移动，

达到如图1所示状态，从而完成一个周期动作，依次循环；通过活塞组件2、内活塞杆3、接轴38的往复运动，产生振动和冲击来实现钻井；

本发明在使用过程中，如图1所示状态时，通道F23和通道J34连通，活塞组件2、内活塞杆3、接轴38一起向左移动时，第一缸节10和中间组件18之间的高压流体可以沿着通道F23、通道J34排入内活塞杆3内部，最后从下接头5中间流出；

如图2所示状态时，通道E24与活塞组件2外部连通，内活塞杆3、接轴38一起向左移动时，第一卡块32和上卡块22之间的高压流体通过通道E24排出，再经过活塞杆内部，最后从下接头5中间流出；

如图3所示状态时，通道H26和通道K35接通，活塞组件2、内活塞杆3、接轴38一起向右移动时，中间组件18和第二缸节12之间的高压流体通过通道H26、通道K35排入内活塞杆3；

如图4所示状态时，通道I27与活塞组件2外部连通，内活塞杆3、接轴38一起向右移动时，第二卡块33和下卡块25之间的高压流体通过通道I27排出。

下面，结合具体实施例来对本发明做进一步详细说明。

具体实施例

实施例1

一种多功能脉冲装置，包括脉冲主体1，所述脉冲主体1内部设置有可沿脉冲主体1长度方向移动的活塞组件2，活塞组件2内部设置有可沿活塞组件2长度方向移动的内活塞杆3，所述脉冲主体1两端分别设置有上接头4和下接头5。

实施例2

本实施例基于实施例1做进一步优化，所述脉冲主体1包括外筒6和设置在外筒6内部的主体组件7，所述外筒6与主体组件7之间设置有第一通道8,第一通道8分别与上接头4和下接头5连通；

所述主体组件7包括依次连接的上缸头9、第一缸节10、缸筒11、第二缸节12、下缸头13；所述第一缸节10和第二缸节12均向主体组件7内部凸出；所述缸筒11中部设置有连通第一通道8和主体组件7内部的通道C14；所述第一缸节10和第二缸节12分别设置有连通第一通道8和主体组件7内部的通道B15和通道D16；

所述活塞组件2包括依次连接的上组件17、中间组件18、下组件19，中间组件18向外凸出卡在第一缸节10和第二缸节12之间，限制活塞组件2移动；中间组件18中部设置有与通道C14连通的凹槽20；中间组件18位于凹槽20下部设置有连通凹槽20与活塞组件2内部的通道G21；

所述上组件17端头内部设置有限制内活塞杆3移动的上卡块22，上组件17位于上组件17和中间组件18连接处设置有与活塞组件2内部连通的通道F23，上组件17位于上卡块22靠近中间组件18一侧端部设置有与活塞组件2内部连通的通道E24，通道E24可与通道B15连通；所述下组件19端头内部设置有限制内活塞杆3移动的下卡块25，下组件19位于下组件19和中间组件18连接处设置有与活塞组件2内部连通的通道H26，下组件19位于下卡块25靠近中间组件18一侧端部设置有与活塞组件2内部连通的通道I27，通道I27可与通道D16连通；

所述内活塞杆3包括上活塞头28、中间活塞杆29、下活塞头30，所述中间活塞杆29和中间组件18之间设置有与通道G21连通的第二通道31，第二通道31可与通道H26或通道F23连通；所述上活塞头28向外凸出设置有与上卡块22配合限制内活塞杆3移动的第一卡块32，所述下活塞头30向外凸出设置有与下卡块25配合限制内活塞杆3移动的第二卡块33；

所述内活塞杆3内部中空，第一卡块32中部设置有与内活塞杆3内部连通的通道J34，通道J34可与通道F23连通；所述第二卡块33中部设置有与内活塞杆3内部连通的通道K35，通道K35可与通道H26连通。

实施例3

本实施例基于实施例1做进一步优化，所述上接头4和脉冲主体1之间设置有密封圈，从而可以避免高压流体泄露，还可以防止外部杂质进入，堵塞通道。

实施例4

本实施例基于实施例2做进一步优化，所述上组件17和下组件19外部均套设有紧固套36，紧固套36可以与第一缸节10或第二缸节12配合，辅助中间组件18限制活塞组件2的移动，相对于缸节直接加工螺纹安装在中间组件18上的方式，螺纹安装的同轴度不好，容易卡阻，而通过设置紧固套36可以直接让缸节插入中间组件18内,再用紧固套36固定能有效提高同轴度，减少卡阻风险。

实施例5

本实施例基于实施例2做进一步优化，所述中间活塞杆29外部设置有螺旋槽37，螺旋槽37可以避免中间活塞杆29过长，增加中间活塞杆29与中间组件18之间的支撑，并且使用螺旋槽37会磨损均匀。

实施例6

本实施例基于实施例5做进一步优化，所述螺旋槽37均布有多个，可以使中间活塞杆29和中间组件18之间的支撑更加均匀，也使螺旋槽37磨损更加均匀。

实施例7

本实施例基于实施例2做进一步优化，所述下组件19和下缸头13之间依次设置有接轴38和柱塞39，接轴38起连接作用，主要使柱塞39在孔道内更易于居中。柱塞39在紧固套36内上下运动进出，促使流体的断、通；并且解决了一般加工精度很难实现同轴性，容易卡阻的问题，还可适当降低该位置相关件的精度要求，节约加工成本。

实施例8

本实施例基于实施例2做进一步优化，所述下缸头13和下接头5之间设置有定位套40，流体通过定位套40上的喉管实现瞬间节流，提高本发明内部瞬间压力，有助于提高冲击力和状态切换。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能脉冲装置，其特征在于：包括脉冲主体(1)，所述脉冲主体(1)内部设置有可沿脉冲主体(1)长度方向移动的活塞组件(2)，活塞组件(2)内部设置有可沿活塞组件(2)长度方向移动的内活塞杆(3)，所述脉冲主体(1)两端分别设置有上接头(4)和下接头(5)。

2.根据权利要求1所述的多功能脉冲装置，其特征在于：所述脉冲主体(1)包括外筒(6)和设置在外筒(6)内部的主体组件(7)，所述外筒(6)与主体组件(7)之间设置有第一通道(8),第一通道(8)分别与上接头(4)和下接头(5)连通；

所述主体组件(7)包括依次连接的上缸头(9)、第一缸节(10)、缸筒(11)、第二缸节(12)、下缸头(13)；所述第一缸节(10)和第二缸节(12)均向主体组件(7)内部凸出；所述缸筒(11)中部设置有连通第一通道(8)和主体组件(7)内部的通道C(14)；所述第一缸节(10)和第二缸节(12)分别设置有连通第一通道(8)和主体组件(7)内部的通道B(15)和通道D(16)；

所述活塞组件(2)包括依次连接的上组件(17)、中间组件(18)、下组件(19)，中间组件(18)向外凸出卡在第一缸节(10)和第二缸节(12)之间，限制活塞组件(2)移动；中间组件(18)中部设置有与通道C(14)连通的凹槽(20)；中间组件(18)位于凹槽(20)下部设置有连通凹槽(20)与活塞组件(2)内部的通道G(21)；

所述上组件(17)端头内部设置有限制内活塞杆(3)移动的上卡块(22)，上组件(17)位于上组件(17)和中间组件(18)连接处设置有与活塞组件(2)内部连通的通道F(23)，上组件(17)位于上卡块(22)靠近中间组件(18)一侧端部设置有与活塞组件(2)内部连通的通道E(24)，通道E(24)可与通道B(15)连通；所述下组件(19)端头内部设置有限制内活塞杆(3)移动的下卡块(25)，下组件(19)位于下组件(19)和中间组件(18)连接处设置有与活塞组件(2)内部连通的通道H(26)，下组件(19)位于下卡块(25)靠近中间组件(18)一侧端部设置有与活塞组件(2)内部连通的通道I(27)，通道I(27)可与通道D(16)连通；

所述内活塞杆(3)包括上活塞头(28)、中间活塞杆(29)、下活塞头(30)，所述中间活塞杆(29)和中间组件(18)之间设置有与通道G(21)连通的第二通道(31)，第二通道(31)可与通道H(26)或通道F(23)连通；所述上活塞头(28)向外凸出设置有与上卡块(22)配合限制内活塞杆(3)移动的第一卡块(32)，所述下活塞头(30)向外凸出设置有与下卡块(25)配合限制内活塞杆(3)移动的第二卡块(33)；

所述内活塞杆(3)内部中空，第一卡块(32)中部设置有与内活塞杆(3)内部连通的通道J(34)，通道J(34)可与通道F(23)连通；所述第二卡块(33)中部设置有与内活塞杆(3)内部连通的通道K(35)，通道K(35)可与通道H(26)连通。

3.根据权利要求1所述的多功能脉冲装置，其特征在于：所述上接头(4)和脉冲主体(1)之间设置有密封圈。

4.根据权利要求2所述的多功能脉冲装置，其特征在于：所述上组件(17)和下组件(19)外部均套设有紧固套(36)。

5.根据权利要求2所述的多功能脉冲装置，其特征在于：所述中间活塞杆(29)外部设置有螺旋槽(37)。

6.根据权利要求5所述的多功能脉冲装置，其特征在于：所述螺旋槽(37)均布有多个。

7.根据权利要求2所述的多功能脉冲装置，其特征在于：所述下组件(19)和下缸头(13)之间依次设置有接轴(38)和柱塞(39)。

8.根据权利要求2所述的多功能脉冲装置，其特征在于：所述下缸头(13)和下接头(5)之间设置有定位套(40)。