[发明专利]一种可改变钻井液流动状态的涡轮式组合减摩阻工具

权利要求书

1.一种可改变钻井液流动状态的涡轮式组合减摩阻工具，由拉杆(1)、上壳体A(2)、O形密封圈A(3)、限位环(4)、上壳体B(5)、碟簧(6)、O形密封圈B(7)、外壳A(8)、外壳B(9)、脉冲发生器(10)、下壳体(11)、心轴(12)、涡轮(13)、阀A(14)、套筒(15)、阀B(16)、下接头(17)组成；其技术特征在于：拉杆(1)通过花键与上壳体B(5)相连；上壳体A(2)、上壳体B(5)、外壳A(8)、外壳B(9)、下壳体(11)、下接头(16)依次通过螺纹彼此连接；O形密封圈A(3)安装于上壳体A(2)内，用于密封上壳体A(2)与拉杆(1)间的间隙；限位环(4)位于上壳体B(5)内，轴向定位于上壳体A(2)下端面，防止拉杆(1)脱离壳体；碟簧(6)安装于上壳体B(5)与外壳A(8)之间；O形密封圈B(7)设置于拉杆(1)下端环槽内，用于将钻井液压力都作用于拉杆(1)上；脉冲发生器(10)安装于外壳B(9)内，轴向上端定位于外壳A(8)，轴向下端和周向定位于外壳B(9)；心轴(12)安装于下壳体(11)与下接头(17)内，位于中心和轴向位置；涡轮(13)设置于心轴(12)上，利用下壳体(11)内部一台阶和下接头(17)进行轴向定位；阀A(14)与阀B(14)位于心轴(12)上，通过套筒(15)与下接头(17)进行定位；所述拉杆(1)位于正常位置时，碟簧(6)处于“放松”状态；当钻井液从拉杆(1)上端进入，随后从主流道进入脉冲发生器(10)的进口孔(201)，通过加速流道(211)加速后，钻井液可以从下分流道(205)和上分流道(208)流过，但由于附壁效应，钻井液只会沿着其中一条分流道流动，当钻井液从下分流道(205)进入油液室(207)时会形成顺时针方向的涡流，此时进口孔(201)会因压力增高产生吸力，钻井液会从上回流道(209)进入上环流道(212)，然后从下环流道(202)流入下扰流道(203)，此时的钻井液会对从加速流道(211)出来的液体产生干扰，加速流体会从下分流道(205)转向上分流道(208)，这时油液室(207)内的钻井液会从出口孔(206)流出，钻井液在油液室(207)内会从顺时针方向变换为逆时针方向，以此循环往复，在脉冲发生器(10)内会发生第一次水力脉冲；钻井液从出口孔(206)进入主流道，流过涡轮(13)使动心轴(12)旋转，以此带动阀A(14)旋转；阀B(16)固定，不随心轴转动，由此产生过流面积的变化，在阀处产生第二次水力脉冲；钻井液的水力脉冲会作用于拉杆(1)上，使其产生轴向振动，此时碟簧(6)处于拉长或者压缩状态使处于极限位置的拉杆(1)复原；先后两次产生的水力脉冲改变了钻井液的流动状态，使钻进时的静摩擦变为动摩擦，减少了摩阻，提升了钻进速度。

2.根据权利要求1所述的一种可改变钻井液流动状态的涡轮式组合减摩阻工具，其特征在于：所述涡轮(13)将线性流体流动转换为旋转流体流动，其中旋转流体流动运动通过心轴(12)从涡轮(13)传递到阀A(14)和阀B(16)。

3.根据权利要求1所述的一种可改变钻井液流动状态的涡轮式组合减摩阻工具，其特征在于：所述脉冲发生器(10)产生的第一次脉冲频率在10HZ到15HZ之间，由阀A(14)和阀B(16)产生的压力脉冲频率在10HZ到20HZ之间，两次脉冲叠加后脉冲频率在20HZ到30HZ之间。