CN2467193Y - 钻柱内脉冲液流发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻柱内脉冲液流发生器,它属于石油天然气和地质钻探领域,用于在井下产生脉冲液流。它包括一个用于控制液流通断的开关阀装置和一个用于驱动开关阀装置的驱动装置。本实用新型结构简单,加工维护成本低,工作安全可靠,所消耗的水马力小,从而使脉冲压力峰值更高,总长度可控制在一米以内,更加符合钻井工艺原则。

Description

钻柱内脉冲液流发生器

本实用新型涉及一种用于石油天然气及地质钻探的钻柱内脉冲液流发生器。

为了高效破岩和清洗井底，人们开发了很多钻井液增压技术。在中国专利申请公开说明书85100562中，公开了一种能提供不连续液流的高压喷射喷嘴脉冲调节装置。

采用这种装置，可以使射流的压力峰值提高，能量更为集中，缓解泵压不足和管线承压有限的问题。但是该装置存在如下不足，一、该装置在叶片和底板之间有一段自由行程，叶片必须移到底板上表面上，才能控制液流通断，为防止叶片下移时冲击力过大，在立轴和内筒之间安装了一个防冲弹簧，防冲弹簧的弹性是一定的，而液流的压力是波动的，因此叶片和底板之间的间隙不是固定的，而是上下浮动不定的，间隙过大时将导致无脉冲发生，间隙过小或无间隙时将导致底板和叶片严重磨损。二、该装置采用多级涡轮转子和定子，虽然提高了转子扭矩，但是过多的消耗了水马力，使脉冲射流的增压效应被部分抵消掉了，而且图示出的涡轮转子定子结构复杂，给加工维修造成一定困难，作为其替代形式的螺杆泵的定子和转子，将起到螺杆马达的作用，即用液流的动力推动螺杆转子转动，螺杆泵的转子和定子之间的摩阻大于涡轮转子和定子之间的摩阻，势必浪费水马力，此外，如果没有轴承和万向节等必要技术支持，其实施难度是极大的。三、该装置设在支撑盘下方的轴承是采用标准轴承，且该轴承处于钻井液的过流面上，在钻井液这种腐蚀性和富含沙砾的介质中，标准轴承的服役时间将大幅度降低。四、该装置的中间控制部分，如初始弹簧、防冲弹簧、滑键、离心重块、防吸弹簧、立轴、方套、防震接头、冲力调节板、万向轴，不但使结构复杂化，而且会使该装置的轴向长度加大，由于该装置直接与钻头相连，轴向长度加大与钻井工艺所要求的近钻头稳定器与钻头越近越好的原则矛盾。五、目前所有出厂钻头均无底板和胶圈结构，与该装置配合的牙轮钻头的内腔结构必须进行改造，该装置仅供牙轮钻头应用，由于牙轮钻头尺寸规格很多，也会给具体实施带来困难。

本实用新型的目的在于克服上述装置的不足，提供一种结构简单，工作可靠，适用于各种非改装钻头的钻柱内脉冲液流发生器。

本实用新型的目的是通过下述结构实现的，所述脉冲液流发生器是由一个用于控制液流通断的开关阀装置和一个用于驱动开关阀装置的驱动装置串接构成。

上述开关阀装置可以由一个转盘和一个定盘构成，转盘与定盘之间通过承转装置连接，转盘和定盘的盘面上均开有至少一个孔。

上述驱动装置可以由一个涡轮转子、一个涡轮定子和一个轴构成，涡轮转子固定在轴上，轴的一端与开关阀装置连接，另一端伸入涡轮定子的中心孔。

采用上述结构后，液流仅仅依靠自身压力、流量的特性就能产生脉冲射流，由于采用开关阀装置，省去了改造钻头的工作量，上述驱动装置运转灵活，消除了憋泵和溢流的隐患，本实用新型还具有下述优点，零件少，结构简单，工作平稳可靠，总体长度可控制在一米以内，使稳定器可以距离钻头更近，满足钻井工艺的要求。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型钻柱内脉冲液流发生器第一实施例的剖视图。

图2为图1沿A-A线的剖视图。

图3为图1沿B-B线的剖视图。

图4为图1沿C-C线和图7沿G-G线的剖视图。

图5为图1沿D-D线的剖视图。

图6为图1中件10和件11绕轴心等半径的剖视展开图。

图7为本实用新型钻柱内脉冲液流发生器第二实施例的剖视图。

图8为图7沿E-E线的剖视图。

图9为图7沿F-F线的剖视图。

图10为图7沿H-H线的剖视图。

如图1、图2、图3、图5和图6所示，驱动装置是由涡轮定子10、涡轮转子11和轴12构成的，涡轮定子10固定在上接头1上，涡轮转子11固定在轴12上，轴12可以在涡轮定子10的中心孔中自由转动。开关阀装置包括一个转盘13和一个定盘14，转盘13和定盘14的盘面上分别设有至少一个孔17，转盘13的一端伸入定盘14的中心孔起承转作用，定盘14固定在外筒9的台肩上。如图4所示，转盘13另一端与轴12连接，其连接方式可以采用牙嵌，也可以采用花键。如图6所示，涡轮定子10使液流沿斜向流动，斜向液流冲击涡轮转子11，由于轴12分别与涡轮转子11、转盘13连接，转盘13也随之旋转，当转盘13上的孔17转到与定盘14上的孔连通时，液流通道被打开，转盘13再转过一定角度，液流通道被关闭，如此开关循环往复，就形成了脉冲射流。

上述涡轮定子10还可以安装在外筒9内。

上述定盘14的盘面还可以采用开口板的形式。

如图7、图8、图9、图4和图10所示，驱动装置由螺母2、上接头1、变向壳3、轴5、叶轮4顺序连接构成，旋紧螺母2使轴5通过台肩将变向壳3顶紧在上接头1上，叶轮4可以在轴5上自由转动。开关阀装置由转盘7、球6和定盘8构成，球6设在转盘7的中心孔中，定盘8的中心突起嵌入该中心孔中，球6和定盘8的中心突起在转盘7的中心孔中起承转作用，定盘8固定在外筒9的台肩上。如图8所示，液流从通道15沿轴向流过上接头1。如图9所示，当液流经过变向壳3上的通道16时，液流的方向由轴向变为径向，叶轮4在径向液流的作用下旋转。如图4所示，转盘7通过与叶轮4的牙嵌连接被拨动旋转，转盘7与叶轮4的连接形式也可以是花键。如图7所示，当转盘7上的通道与定盘8上的通道连通时，液流通道打开，转盘7继续转过一定角度，液流通道关闭，如此循环往复，就形成了脉冲射流。

上述驱动装置和开关阀装置的具体实施方式可以互换以形成新的组合，本实用新型的实施方式还可以作出其他变型，并不局限于图示和说明的结构，只要采用水力的驱动装置直接控制独立于钻头的开关阀装置实现液流通断，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种钻柱内脉冲液流发生器，其特征在于：它由一个用于控制液流通断的开关阀装置和一个用于驱动开关阀装置的驱动装置串接构成。

2.如权利要求1所述的钻柱内脉冲液流发生器，其特征在于：所述升关阀装置由一个转盘13和一个定盘14构成，转盘和定盘之间装有承转装置，两个盘面上均开有至少一个孔。

3.如权利要求1所述的钻柱内脉冲液流发生器，其特征在于：所述驱动装置由涡轮定子10、涡轮转子11和轴12串接构成，涡轮转子11固定在轴12上，轴12的一端与开关阀装置连接，另一端伸入涡轮定子10的中心孔。

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