[发明专利]一种减摩阻增振幅井下工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钻大位移井或水平井的减摩阻增振幅井下工具。

背景技术

大位移井是定向井、水平井、深井等技术的综合体现，结合水平井技术的应用不仅大大提高单井产量和油气田采收率，降低油气开发成本，更是边际油气藏、滩海油气藏开发的有力手段。由于钻进的水平段的自重会压向井壁，管柱和井眼之间就会产生很大的摩擦阻力，并且水平段长度越大，钻进中的摩擦阻力就会越大。水平段送进承受这样的摩擦阻力，会使钻进的水平段长度受限，机械转速降低，钻井周期延长。因此降低大位移井、水平井钻进的摩擦阻力是提高钻进的机械转速，缩短钻井周期的关键。

发明内容

本发明的目的是：为了将泥浆的压力转化为轴向的振动冲击，从而减少钻大位移井或水平井的摩擦阻力，减小井壁和钻柱的磨损，增大振动幅度，提高机械转速，缩短钻井周期，特提供一种减摩阻增振幅井下工具。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种减摩阻增振幅井下工具，其特征在于，下接头与外筒体相连，并与卡筒相连固定静阀板，静阀板中心开有直径为12mm的圆孔；动阀片与旁通阀之间是过盈连接，动阀片上开有一个距中心线10mm、直径为28mm的圆孔，并加一倒角；旁通阀与转子之间采用花键连接，旁通阀上对称位置开有两个直径为24mm，轴线与旁通阀轴线成60°的斜孔；转子置于定子的内部，定子外部是外筒体，定子与转子的头数比为2:1；转子上端装有一截止阀，并通过卡环和台阶固定；定子筒体与碟簧外筒相连，冲管设置于碟簧外筒中，并与芯轴相连；芯轴上装有一段碟形弹簧，碟形弹簧固定与冲管和垫片之间；碟簧外筒与花键体相连，花键体与芯轴之间采用花键连接；芯轴上部与钻杆相连。外筒体内部有一段是预先加工成固定线型的定子外壳，定子是采用注胶形成的等壁厚橡胶定子。

本发明的有益效果是：（1）减摩降阻：通过泥浆压力带动转子转动产生周期的轴向振动冲击，降低钻柱对井壁的压力，从而减小井壁与管柱之间的摩擦阻力；（2）减振增幅：上述的轴向振动冲击会沿轴向向钻柱的两侧扩散，向下的振动会产生减摩降阻的作用，向上的振动由弹簧吸收后，再返回到下部，减小振动对上部钻柱的影响，同时使轴向振动的振幅增加为原来的一至两倍；（3）增加寿命：定子采用注胶方式形成的等壁厚橡胶定子，能够减小使用过程中摩擦产生的热量过多的集中到橡胶较厚的部位，增加定子的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种减摩阻增振幅的井下工具的结构示意图。

图中：1.下接头，2.外筒体，3.卡筒，4.静阀板，5.动阀片，6.旁通阀，7.转子，8.定子，9.截止阀，10.卡环，11.碟簧外筒，12.冲管，13.垫片，14.芯轴，15.碟簧，16.垫片，17.花键体，18.支撑套。

具体实施方式

按照图1所示，在本发明工作过程中，泥浆通过芯轴14和冲管12进入定子8中，泥浆带动转子7在定子8内转动，即通过内部的泥浆压力能驱动转子7带动旁通阀与动阀片5一起旋转。泥浆经过定转子之后，通过旁通阀6侧面上的斜孔，其中两个斜孔使泥浆进入旁通阀6内腔时的压力损失更小；动阀片5的孔眼中心与旁通阀6中心有一定距离，泥浆流入动阀片5的侧孔中，其中动阀片上的倒角可以减小泥浆的压力损失；下面是有一中心孔静阀板4，通过下接头1的端面和卡筒2进行轴向定位，卡筒2与下接头1之间用螺纹进行连接；泥浆从动阀片5中流到静阀板4的直孔内。由于两孔存在相对运动，因此过流面积也在不断的变化；当两者中心孔对齐时，过流面积最大，继续转动后两孔眼将部分错开，当中心线距离最远时过流面积最小。通过过流面积的变化，产生压力冲击引起轴向周期的振动。振动会向钻具两侧传递，向上传递的轴向振动使碟簧筒体11和花键体17整体向上移动，由于芯轴14不会移动，卡在垫片13和垫片16之间的碟形弹簧15就会被压缩，由于弹簧刚度较大，会将向上传递的轴向振动转换成向下的轴向振动，增大产生轴向振动的振幅。