CN208534403U - 一种水平井脉冲振荡送钻装置 - Google Patents

Abstract

一种水平井脉冲振荡送钻装置，主要由上接头、密封圈、花键外壳、碟簧、下堵头、振荡壳体、扶正轴承、长套筒、下壳体、涡轮定子、涡轮转子、转轴、短套筒、螺钉、动阀、静阀、下接头组成，其特征在于：所述上接头、花键外壳、碟簧和下堵头共同形成减振单元，下壳体与下接头及其内部零件则形成冲击单元；所述动阀与静阀均设有弧形流道，且动阀的弧形流道与静阀的弧形流道可周期性地重合或错开；当钻井液进入装置后，涡轮转子带动转轴及动阀转动，钻井液则经过静阀与动阀周期性重合与错开的通道，形成压力脉动的钻井液，使装置下部的钻具产生振动从而减小摩阻利于钻柱前进。

Description

一种水平井脉冲振荡送钻装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻井工具，特别是一种用于减小水平井摩阻从而有利于钻柱前进的装置，属于机械工程或钻井工程技术领域。

背景技术

在开发碳酸盐岩裂缝油藏、带气顶或底水的油藏、薄层油藏、低渗透油藏、稠油油藏和高含水人工注水油藏时，常采用水平井从而增大油气层的裸露面积。与常规井相比，水平井具有单井控制储量大、泄油面积大、产量高、成本低的特点，因此水平井越来越受到重视。但在水平井钻井过程中，常遇到水平钻柱屈曲和摩阻扭矩大等问题。随着水平段的不断延伸，摩擦阻力会越来越大，会导致钻具托压现象，影响钻进速度，且钻柱的径向振动会使得钻具磨损加重，限制工具使用寿命。因此，如何设计一种降低水平井钻井过程中的摩擦阻力、减少常规钻井卡钻事故、增加动钻压并提高钻井效率的减摩装置是目前的研究热点。

在水平钻柱的送钻过程中，钻柱往往躺在井壁上。若需打破钻柱的粘滞状态而使钻柱前进，必须克服钻柱与井壁间的最大静摩擦阻力。而动摩擦阻力则往往比静摩擦阻力小得多，因此使钻柱在送钻过程中与井壁的相互作用保持为动摩擦则可降低送钻过程的能量消耗，并增大水平钻柱送钻效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为了克服上述难点，特提出一种水平井脉冲振荡送钻装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种水平井脉冲振荡送钻装置，主要由上接头、密封圈、花键外壳、碟簧、下堵头、振荡壳体、扶正轴承、长套筒、下壳体、涡轮定子、涡轮转子、转轴、短套筒、螺钉、动阀、静阀、下接头组成，其特征在于：所述花键外壳与振荡壳体、上接头与下堵头、振荡壳体与下壳体、下壳体与下接头均通过螺纹连接；所述上接头的上端为螺纹扣，其中部设有花键，花键下端设有台阶；所述花键外壳下端内部设有花键，用于与上接头的花键配合；所述上接头相对花键外壳可存在轴向运动；在所述上接头花键下端台阶与下堵头间装有碟簧；所述转轴顶端的外壁与下壳体内壁间、转轴底端的外壁与下接头内壁间均设有扶正轴承；所述转轴中段为实心而两端为空心，其上端与下端均设有径向流道，转轴上端的径向流道下方设有台阶用于支撑涡轮转子；所述涡轮定子通过短套筒及下接头压紧固定于下壳体上，涡轮转子通过由动阀压紧固定于转轴上，动阀通过螺钉固定于转轴上；所述动阀与静阀均设有弧形流道，且动阀的弧形流道与静阀的弧形流道可周期性地重合或错开。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：(1)本申请的水平井脉冲振荡送钻装置可对装置下部钻具形成轴向振动从而将下部钻具与井壁间的静摩擦转变为动摩擦，减小钻柱摩阻；(2)在本申请的水平井脉冲振荡送钻装置的上方设有减振装置，从而可使装置产生的主要能量用于推动下部钻具的延伸，而对上部钻具影响较少；(3)本申请的水平井脉冲振荡送钻装置的振荡频率可通过改变涡轮级的额定转速调整。

附图说明

图1是本实用新型一种水平井脉冲振荡送钻装置的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖面示意图；

图3是图1中B-B的剖面示意图；

图4是图1中C-C的剖面示意图；

图5是本实用新型中上接头的结构示意图；

图6是图5中D-D的剖面示意图；

图7是本实用新型中动阀的结构示意图；

图8是图7中E-E的剖面示意图；

图9是本实用新型中定阀的结构示意图；

图10是本实用新型中定阀的另一结构示意图。

图中：1.上接头，2.密封圈，3.花键外壳，4.碟簧，5.下堵头，6.振荡壳体，7.扶正轴承，8.长套筒，9.下壳体，10.涡轮定子，11.涡轮转子，12.转轴，13.短套筒，14.螺钉，15. 动阀，16.静阀，17.下接头。

具体实施方式

如图1-图10所示，一种水平井脉冲振荡送钻装置，主要由上接头1、密封圈2、花键外壳3、碟簧4、下堵头5、振荡壳体6、扶正轴承7、长套筒8、下壳体9、涡轮定子 10、涡轮转子11、转轴12、短套筒13、螺钉14、动阀15、静阀16、下接头17组成，其特征在于：所述花键外壳3与振荡壳体6、上接头1与下堵头5、振荡壳体6与下壳体9、下壳体9与下接头17均通过螺纹连接；所述上接头1的上端为螺纹扣，其中部设有花键，花键下端设有台阶；所述花键外壳3下端内部设有花键，用于与上接头1的花键配合；所述上接头1相对花键外壳3可存在轴向运动；在所述上接头1花键下端台阶与下堵头5 间装有碟簧4；所述转轴12顶端的外壁与下壳体9内壁间、转轴12底端的外壁与下接头 17内壁间均设有扶正轴承7；所述转轴12中段为实心而两端为空心，其上端与下端均设有径向流道，转轴12上端的径向流道下方设有台阶用于支撑涡轮转子11；所述涡轮定子通过短套筒13及下接头17压紧固定于下壳体9上，涡轮转子11通过由动阀15压紧固定于转轴12上，动阀15通过螺钉14固定于转轴12上；所述动阀15与静阀16均设有弧形流道，且动阀15的弧形流道与静阀16的弧形流道可周期性地重合或错开。

如图1-图10所示，所述的水平井脉冲振荡送钻装置，当钻井液由上接头1流入本装置时，钻井液经过上接头1、下堵头5、振荡壳体6的中空流道，经转轴12上端的径向流道进入由涡轮定子10和涡轮转子11组成的涡轮级，涡轮定子10固定于下壳体9上，涡轮转子11带动转轴12及动阀15转动；在钻井液流动过程中，流经涡轮级的流体进入动阀15和静阀16组成的脉动单元，由于静阀16固定于下接头17上而动阀15固定于转轴 12上，因此转轴12的转动将带动动阀15周期转动，使动阀15的弧形流道与静阀16的弧形流道周期性地重合或错开。在此过程中，所述装置下段产生轴向振动，使得所述装置所连的下部钻具与井壁间的静摩擦阻力变为动摩擦阻力，从而减小送钻过程中钻柱的摩阻。所述上接头1、花键外壳3、碟簧4和下堵头5共同形成装置的减振单元，在钻柱振动过程中，由于减振单元的作用，与装置连接的上部钻具并不振动，从而可使装置产生的主要能量用于推动下部钻具的延伸，而对上部钻具影响较少。

以上所述具体实施方式用于说明本专利而非限制本专利的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本专利的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本专利系统的保护范围。

Claims (1)

1.一种水平井脉冲振荡送钻装置，主要由上接头(1)、密封圈(2)、花键外壳(3)、碟簧(4)、下堵头(5)、振荡壳体(6)、扶正轴承(7)、长套筒(8)、下壳体(9)、涡轮定子(10)、涡轮转子(11)、转轴(12)、短套筒(13)、螺钉(14)、动阀(15)、静阀(16)、下接头(17)组成，其特征在于：所述花键外壳(3)与振荡壳体(6)、上接头(1)与下堵头(5)、振荡壳体(6)与下壳体(9)、下壳体(9)与下接头(17)均通过螺纹连接；所述上接头(1)的上端为螺纹扣，其中部设有花键，花键下端设有台阶；所述花键外壳(3)下端内部设有花键，用于与上接头(1)的花键配合；所述上接头(1)相对花键外壳(3)可存在轴向运动；在所述上接头(1)花键下端台阶与下堵头(5)间装有碟簧(4)；所述转轴(12)顶端的外壁与下壳体(9)内壁间、转轴(12)底端的外壁与下接头(17)内壁间均设有扶正轴承(7)；所述转轴(12)中段为实心而两端为空心，其上端与下端均设有径向流道，转轴(12)上端的径向流道下方设有台阶用于支撑涡轮转子(11)；所述涡轮定子通过短套筒(13)及下接头(17)压紧固定于下壳体(9)上，涡轮转子(11)通过由动阀(15)压紧固定于转轴(12)上，动阀(15)通过螺钉(14)固定于转轴(12)上；所述动阀(15)与静阀(16)均设有弧形流道，且动阀(15)的弧形流道与静阀(16)的弧形流道可周期性地重合或错开。