CN208518603U - 一种三维水力振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三维水力振荡器，属钻井工具技术领域。它由它由上壳体、下壳体、上接头、下接头和螺杆构成，上壳体内通过对称设置的扶正轴承安装有上旋转轴，上旋转轴的下端头固装有上凸轮，上凸轮下方的上壳体内活动安装有下凸轮，上凸轮与下凸轮接触连接；下凸轮下方的上壳体内通过弹簧安装有螺杆，螺杆与下凸轮固定连接，工作时，下旋转轴带动偏心块转动，偏心块旋转产生径向离心力，从而产生周向振荡力；该振荡力即可减少钻头破岩过程中钻具所受的摩阻，从而提高钻井效率。解决了现有管柱与井壁接触后存在较大的摩擦阻力，影响钻进速度，以及降低钻井效率的问题。对减少摩阻、提高钻井效率具有积极的意义。

Description

一种三维水力振荡器

技术领域

本实用新型涉及一种三维水力振荡器，属钻井工具技术领域。

背景技术

由于水平井、水平分支井，以及大位移井能够帮助油田实现增产，近几年在各大油田越来越多地应用到钻井中。在这类井中，管柱与井壁接触后存在较大的摩擦阻力，摩阻过大时，管柱会发生正弦弯曲或者螺旋屈曲，严重造成卡钻，影响钻进速度，降低钻井效率。

常规钻井时，钻具组合与井壁之间处于静摩擦状态。无论是直井、定向井还是水平井，钻进过程中钻柱与井壁之间的摩阻都是影响钻速的重要因素，振荡器产生轴向力和径向力，形成振荡效果，将管柱与井壁之间的摩擦由静摩擦力转换为动摩擦力，达到减摩的目的。在水平段或造斜段，管柱与井壁荡器之间的摩阻较大，此时需要使用振荡器。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种可有效降低摩阻，减少钻头破岩过程中钻具所受的摩阻，从而提高钻井效率的三维水力振荡器。

本实用新型的技术方案是：

一种三维水力振荡器，它由它由上壳体、下壳体、上接头、下接头和螺杆构成，上壳体和下壳体之间螺纹连接；上壳体的一端螺纹安装有上接头；下壳体的一端螺纹安装有下接头；其特征在于：上壳体内通过对称设置的扶正轴承安装有上旋转轴，扶正轴承之间的上旋转轴上装有涡轮组；上旋转轴的下端头固装有上凸轮，上凸轮下方的上壳体内活动安装有下凸轮，上凸轮与下凸轮接触连接；下凸轮下方的上壳体内通过弹簧安装有螺杆，螺杆与下凸轮固定连接，弹簧下方的下壳体内通过对称设置的轴承安装有下旋转轴；轴承之间的下旋转轴上固装有偏心块，下旋转轴的顶部端口固装有下轮盘，下轮盘上方设置有轴帽，轴帽与下旋转轴螺纹连接；螺杆的一端经轴帽、下轮盘延伸至下旋转轴内；所述的下轮盘上方的轴帽内的螺杆上装有上轮盘，上轮盘与下轮盘啮合连接。

所述的下旋转轴为空心体。

所述的上凸轮和下凸轮分别为T 形体, 上凸轮和下凸轮分别由凸轮盘和凸轮杆构成；凸轮盘的中心位置固装有凸轮杆。

所述的凸轮杆为空心体，凸轮杆的顶部为锥形。

所述的下凸轮的凸轮盘上对称设置有限位杆，下凸轮对应的上壳体内壁上轴向设置有滑槽，下凸轮通过限位杆与滑槽的配合与上壳体滑动连接。

所述的上轮盘和下轮盘分别呈圆盘状，上轮盘和下轮盘上分别均布有传动齿；上轮盘和下轮盘之间通过传动齿的配合相互间歇啮合连接。

所述的上轮盘中心部位设置有矩形的装配孔。上轮盘通过装配孔安装在螺杆上。

所述的下轮盘中心部位设置有圆形的中心孔，用于螺杆的穿过。

本实用新型的有益效果在于：

该三维水力振荡器工作时，钻井液冲击涡轮组旋转，从而带动上旋转轴旋转，上旋转轴带动上凸轮转动，由于上轮盘和下轮盘啮合连接；上凸轮转动的过程中压迫下凸轮，从而带动螺杆上下运动，螺杆向下运动时，上凸轮与下凸轮啮合，在螺杆向下运动的压迫力下带动上轮盘转动，进而通过下轮盘带动下旋转轴和偏心块转动，偏心块旋转产生径向离心力， 从而产生周向振荡力；该振荡力即可减少钻头破岩过程中钻具所受的摩阻，从而提高钻井效率。解决了现有管柱与井壁接触后存在较大的摩擦阻力，致使管柱会发生正弦弯曲或者螺旋屈曲，严重造成卡钻、影响钻进速度，以及降低钻井效率的问题。该水力振荡器具有结构简单，使用方便，振荡效果好的特点，对减少摩阻、提高钻井效率具有积极的意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的上凸轮的结构示意图；

图3为本实用新型的下凸轮的结构示意图；

图4为本实用新型的螺杆的结构示意图；

图5为本实用新型的上轮盘的结构示意图；

图6为本实用新型的下轮盘的结构示意图。

图中：1、上壳体，2、下壳体2，3、上接头，4、下接头，5、螺杆，6、扶正轴承，7、上旋转轴，8、涡轮组，9、上凸轮，10、下凸轮，11、凸轮盘，12、凸轮杆，13、限位杆，14、弹簧，15、轴承，16、下旋转轴，17、偏心块，18、下轮盘，19、轴帽，20、上轮盘，21、传动齿，22、装配孔。

具体实施方式

该三维水力振荡器由它由上壳体1、下壳体2、上接头3、下接头4和螺杆5构成，上壳体1和下壳体2之间螺纹连接；上壳体1的中心孔为阶梯孔；上壳体1的一端螺纹安装有上接头3；下壳体2的一端螺纹安装有下接头4。上壳体1内通过对称设置的扶正轴承6安装有上旋转轴7，扶正轴承6之间的上旋转轴7上装有涡轮组8；涡轮组8包括转子和定子。上旋转轴7的下端头固装有上凸轮9，上凸轮9下方的上壳体1内活动安装有下凸轮10。上凸轮9和下凸轮10分别为T 形体, 上凸轮9和下凸轮10分别由凸轮盘11和凸轮杆12构成；凸轮盘11的中心位置固装有凸轮杆12；凸轮杆12为空心体，凸轮杆12的顶部为锥形。

下凸轮10的凸轮盘11上对称设置有限位杆13，下凸轮10对应的上壳体1内壁上轴向设置有滑槽，下凸轮10通过限位杆13与滑槽的配合与上壳体1滑动连接。上凸轮9与下凸轮10接触滑动连接。

下凸轮10下方的上壳体1内通过弹簧14安装有螺杆5，螺杆5为T型体；螺杆5与下凸轮10固定连接，工作过程中，上旋转轴7带动上凸轮9转动，由于限位杆13的限位作用下凸轮10不能周向转动，只能轴向移动，上凸轮9转动的过程中，通过凸轮杆12顶部的锥形坡面压迫下凸轮10，迫使下凸轮10轴向下行，当上凸轮9和下凸轮10的锥形顶部接触时，即表明下凸轮10轴向下行到位，随着上凸轮9的继续转动，上凸轮9和下凸轮10的锥形顶部接触状态逐步解除，与此同时也在弹簧14的作用下，下凸轮10上行复位；如此反复，使下凸轮10和螺杆5轴向往复运动。

弹簧14下方的下壳体2内通过对称设置的轴承15安装有下旋转轴16；下旋转轴16为空心体。工作过程中，在轴承15的作用下，下旋转轴16只能周向转动，不能轴向移动。轴承15之间的下旋转轴16上固装有偏心块17，下旋转轴16的顶部端口固装有下轮盘18，下轮盘18上方设置有轴帽19，轴帽19与下旋转轴16螺纹连接固定。下轮盘18上方、轴帽19内的螺杆5上装有上轮盘20。上轮盘20和下轮盘18分别呈圆盘状，上轮盘20和下轮盘19上分别均布有传动齿21；上轮盘20和下轮盘18之间通过传动齿21的配合相互间歇啮合连接。上轮盘20中心部位设置有矩形的装配孔22。上轮盘20通过装配孔22安装在螺杆5上。

轴帽19、下轮盘18上分别设置有用于螺杆5穿过的中心孔，螺杆5的一端经轴帽19、下轮盘10的中心孔延伸至下旋转轴16内。

该三维水力振荡器工作时，由上接头3进入的钻井液冲击涡轮组8从而带动上旋转轴7旋转，上旋转轴7带动上凸轮9转动，由于上凸轮9与下凸轮10接触连接；上凸轮9转动的过程中压迫下凸轮10，从而带动螺杆5上下运动，螺杆5向下运动时，上轮盘20同时随螺杆5向下运动，当上轮盘20向下运动与下轮盘18相互啮合时，在下轮盘18的阻力作用下，上轮盘20的下行被阻挡不在随螺杆5向下运动；此时，螺杆5还在继续向下运动，由于上轮盘20的下行被阻挡，不在随螺杆5继续向下运动，螺杆5的下行力挤压上轮盘20迫使上轮盘20转动。

由于上轮盘20与下轮盘18相互啮合；上轮盘20转动的同时带动下轮盘18转动；下轮盘18从而带动下旋转轴16转动，进而带动偏心块17转动；偏心块17旋转产生径向离心力，从而产生周向振荡力；该振荡力即可减少钻头破岩过程中钻具所受的摩阻，提高钻井效率。

当螺杆5下行到位后，在弹簧14的作用下上行复位；这一过程中上轮盘20随螺杆5上行，并脱离与下轮盘18的啮合状态，此时在惯性作用下，下旋转轴16继续转动，当上凸轮9和下凸轮10的锥形顶部再次逐步接触时，螺杆5再次向下运动，使上轮盘20与下轮盘18再次相互啮合；如此反复，使下旋转轴16连续转动。

该水力振荡器具有结构简单，使用方便，振荡效果好的特点，解决了现有管柱与井壁接触后存在较大的摩擦阻力，致使管柱会发生正弦弯曲或者螺旋屈曲，严重造成卡钻、影响钻进速度，以及降低钻井效率的问题。对减少摩阻、提高钻井效率具有积极的意义。

Claims (8)

1.一种三维水力振荡器，它由上壳体（1）、下壳体（2）、上接头（3）、下接头（4）和螺杆（5）构成，上壳体（1）和下壳体（2）之间螺纹连接；上壳体（1）的一端螺纹安装有上接头（3）；下壳体（2）的一端螺纹安装有下接头（4）；其特征在于：上壳体（1）内通过对称设置的扶正轴承（6）安装有上旋转轴（7），扶正轴承（6）之间的上旋转轴（7）上装有涡轮组（8）；上旋转轴（7）的下端头固装有上凸轮（9），上凸轮（9）下方的上壳体（1）内活动安装有下凸轮（10），上凸轮（9）与下凸轮（10）接触连接；下凸轮（10）下方的上壳体（1）内通过弹簧（14）安装有螺杆（5），螺杆（5）与下凸轮（10）固定连接，弹簧（14）下方的下壳体（2）内通过对称设置的轴承（15）安装有下旋转轴（16）；轴承（15）之间的下旋转轴（16）上固装有偏心块（17），下旋转轴（16）的顶部端口固装有下轮盘（18），下轮盘（18）上方设置有轴帽（19），轴帽（19）与下旋转轴（16）螺纹连接；螺杆（5）的一端经轴帽（19）、下轮盘（18）延伸至下旋转轴（16）内；所述的下轮盘（18）上方、轴帽（19）内的螺杆（5）上装有上轮盘（20），上轮盘（20）与下轮盘（18）啮合连接。

2.根据权利要求1所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的下旋转轴（16）为空心体。

3.根据权利要求1所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的上凸轮（9）和下凸轮（10）分别为T 形体, 上凸轮（9）和下凸轮（10）分别由凸轮盘（11）和凸轮杆（12）构成；凸轮盘（11）的中心位置固装有凸轮杆（12）。

4.根据权利要求3所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的凸轮杆（12）为空心体，凸轮杆（12）的顶部为锥形。

5.根据权利要求3所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的下凸轮（10）的凸轮盘（11）上对称设置有限位杆（13），下凸轮（10）对应的上壳体（1）内壁上轴向设置有滑槽，下凸轮（10）通过限位杆（13）与滑槽的配合与上壳体（1）滑动连接。

6.根据权利要求1所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的上轮盘（20）和下轮盘（18）分别呈圆盘状，上轮盘（20）和下轮盘（18）上分别均布有传动齿（21）；上轮盘（20）和下轮盘（18）之间通过传动齿（21）的配合相互间歇啮合连接。

7.根据权利要求6所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的上轮盘（20）中心部位设置有矩形的装配孔（22）；上轮盘（20）通过装配孔（22）安装在螺杆（5）上。

8.根据权利要求6所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的下轮盘（18）中心部位设置有圆形的中心孔，用于螺杆（5）的穿过。