[实用新型]一种钻井用双脉冲水力振荡器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻井用双脉冲水力振荡器，属石油、天然气开采、钻井工具技术领域。

背景技术

在钻井过程中，影响大位移井和水平井钻速的重要因素是摩擦阻力。滑动钻井时，钻具组合与井壁处于静摩擦状态，摩阻较大，容易造成钻井托压或卡钻，严重影响钻进过程，对水平井的影响尤为严重。随着勘探开发的不断深入，大位移水平井和复杂状况井逐渐增多，如何降低摩擦阻力减少滑动钻井托压现象，增加有效钻压、提高常规钻井的效率，我国科研人员进行了大量探索和深入的研究。实践表明，对钻井柱施加适当的周期性的轴向振动，能有效减小钻进过程中钻具与井壁之间的摩擦阻力，将静摩擦力变为动摩擦力，增加有效钻压，提高机械钻速。

目前国内外研发的相应工具包括：冲击器、垂钻工具、旋转导向工具、水力加压器、减阻工具及震击器等，这些工具在一定程度上减小了摩阻，不过，这些工具的功能均比较单一，技术性能和质量还处于较低水平，存在以下缺陷：其一是受结构及材料的限制，未从根本上解决钻进摩阻过大、振荡效果不好的问题。其二是冲击参数不合理，要求产生较高的冲击力以及振荡频率以满足钻井需求，就必须配置更昂贵、更高性能的钻井工具和钻头等设备。其三是寿命较短，持续工作能力差，从而增加起下钻的次数，严重影响机械钻速。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种可在较小流量下使用普通钻头和钻具组合，产生较高频率和较大轴向振动，有效减小钻具组合在钻井时的摩擦阻力；轴向产生的高频振动可产生类似于冲击钻井的效果，提高机械钻速；通过压力柔和变化的周期性破岩，可提高破岩效率；解决现有技术功能单一，性能和质量水平较低，须配置昂贵、高性能钻头和钻具组合才能达到冲击参数标准；受结构和材料限制，使用寿命短，持续工作能力差，导致起下钻次数多，严重阻滞机械钻进，未从根本上解决钻进摩阻过大、振荡效果不好问题的钻井用双脉冲水力振荡器。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的

该钻井用双脉冲水力振荡器由振动短节总成、动力短节总成构成；其特征在于：振动短节总成与动力短节总成通过螺纹连接；振动短节总成由花键芯轴、联接套、压力转换器、压紧螺母、振荡壳体组成；花键芯轴上端通过螺纹与钻杆连接，花键芯轴与联接套间安装有密封件，花键芯轴与联接套内壁滑动连接；联接套与振荡壳体通过螺纹连接；花键芯轴下外端与振荡壳体间安装有压力转换器；花键芯轴下端安装有压紧螺母，压紧螺母中心开制有流道；振荡壳体的下端通过螺纹与动力短节总成连接；

动力短节总成包括压紧套、涡轮轴；动力短节总成上端的压紧套通过螺纹与振荡壳体连接，压紧套的下端通过螺纹连接动力壳体，动力壳体的中心安装有涡轮轴；涡轮轴从上至下依次安装有上扶正轴承、涡轮定子、涡轮转子、下扶正轴承、动阀Ⅰ、动阀Ⅱ、定阀Ⅰ、定阀Ⅱ、套筒、分流环、分流套、推力轴承；

上扶正轴承与下扶正轴承间安装有多级涡轮定子和多级涡轮转子；动阀Ⅱ与推力轴承间安装有套筒；下扶正轴承的下端安装有定阀Ⅰ、定阀Ⅱ和动阀Ⅰ、动阀Ⅱ；分流环和分流套下端安装有推力轴承，动力壳体的上端通过螺纹与压紧套的下端连接；动力壳体的下端通过螺纹与下部接头的上端连接；上扶正轴承、下扶正轴承、涡轮轴的中段和下段均开制有流道；动阀Ⅰ、动阀Ⅱ、定阀Ⅰ、定阀Ⅱ均开制有相同的通孔；动阀Ⅰ、动阀Ⅱ、定阀Ⅰ、定阀Ⅱ的中心均与动力壳体和涡轮轴的中心保持一致。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于

该钻井用双脉冲水力振荡器采用涡轮作为动力转换机构，无需配置价格昂贵的高性能、高质量的钻头和钻具组合，由于无径向摆动，可在较小流量下，实现较高频率和较大的轴向振动，大大减小钻具组合在钻井时的摩擦阻力，使用寿命长。同时，利用两级动阀与定阀将产生的高频压力波传递给钻头射流，使破岩压力呈柔性的周期性变化而有效破岩，提高机械钻速。采用单个阀盘，动阀旋转一周即可实现两次压力脉冲；采用两级阀盘可实现两次压力脉冲的叠加，产生高幅值压力脉冲，增加振荡力；且可提供较小的轴向振动，在为钻头自身提供旋转切削力的同时，还能提供一定强度的冲击切削力，将静摩擦力转换为动摩擦力，增加有效钻压，有效提高机械钻速。很好地解决了现有技术功能单一，性能和质量水平较低，须配置昂贵、高性能钻头和钻具组合才能达到冲击参数标准；受结构和材料限制，使用寿命短，持续工作能力差，导致起下钻次数多，严重阻滞机械钻进，未从根本上解决钻进摩阻过大、振荡效果不好的问题。

附图说明

附图1为一种钻井用双脉冲水力振荡器的整体结构示意图；

附图2为一种钻井用双脉冲水力振荡器的振动短节总成的结构示意图；