[发明专利]一种双向螺旋振动短节

说明书

本发明提出了一种双向螺旋振动短节，包括外筒组件；设置在所述外筒组件内的活塞，所述活塞在脉冲发生器发出的脉冲压力作用下沿轴向周期性振动；以及设置在所述外筒组件内的振动芯轴，所述振动芯轴连接所述活塞并随所述活塞振动而沿轴向移动；其中，所述振动芯轴在沿轴向移动的同时还相对所述外筒组件转动。本发明接收脉冲发生器发出脉冲压力推动活塞周期性振动，从而带动钻柱周期性移动和转动，使钻柱与井壁之间的静摩擦力转化为动摩擦力，减小整体的阻力。

技术领域

本发明涉及一种双向螺旋振动短节，属于油气勘探开发技术领域。

背景技术

随着非常规油气勘探开发的进程的加快，大位移井、水平井技术因其具有巨大经济效益并能够满足特殊作业目的而得以迅速推广应用。长水平段钻进过程中，随着井斜角的增大和裸眼井段长度的增加，钻柱由于重力作用与井壁长距离接触，钻柱与井壁间的摩阻(包括轴向摩擦力和摩擦扭矩)较大，导致滑动钻进时加不上钻压，工具面摆放困难、机械钻速很低。因此随着大位移井、水平井施工数量的增加，如何有效地减小钻柱的摩阻以提高机械钻速、增加井眼延伸能力成为研究和施工的重点之一。

目前，国内外应用于大位移井、水平井钻井的减摩阻方法主要有以下几个方面：钻井液性能的调节；加强井壁稳定性措施；加强固相控制技术；井眼轨迹的优化；优化钻具组合；使用各类减阻工具等。

水力振荡器是一种降摩减阻专用工具，由脉冲发生器、振动发生器两部分组成，现有水力振荡器存在压降高、振动力小的问题，导致超长水平井减阻效果不明显，托压问题依然很严重。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种双向螺旋振动短节，通过脉冲发生器发出脉冲压力推动双向螺旋振动短节周期性振动，从而带动钻柱周期性移动，在振动的过程中还沿周向发生一定的转动，使钻柱与井壁之间的静摩擦力转化为动摩擦力，减小整体的阻力。

本发明提出了一种双向螺旋振动短节，包括：

外筒组件；

设置在所述外筒组件内的活塞，所述活塞在脉冲发生器发出的脉冲压力作用下沿轴向周期性振动；以及

设置在所述外筒组件内的振动芯轴，所述振动芯轴连接所述活塞并随所述活塞振动而沿轴向移动；

其中，所述振动芯轴在沿轴向移动的同时还相对所述外筒组件转动。

本发明的进一步改进在于，所述活塞的两侧设置有振动机构。

本发明的进一步改进在于，所述外筒组件包括活塞外筒，所述活塞外筒的底部设置有下接头，上部通过连接外筒连接有防掉短节，所述防掉短节的上方设置有花键外筒。

本发明的进一步改进在于，所述活塞包括设置在下端的下活塞块和设置在上端的上活塞块，所述下活塞块在所述下接头内滑动，上活塞块在所述连接外筒内滑动；

并且，所述下活塞块和所述上活塞块之间通过活塞连接管相连。

本发明的进一步改进在于，所述振动芯轴的内壁上设置有台阶结构，所述振动芯轴与所述活塞连接管之间、所述活塞连接管与所述下活塞块之间形成阶梯状孔。

本发明的进一步改进在于，所述下活塞块为环形结构，其上端设置有环形的连接凸台，所述活塞连接管连接在所述连接凸台上；

所述上活塞块的上端的内侧设置有环形槽，所述振动芯轴安装在所述环形槽内。

本发明的进一步改进在于，所述花键外筒的内壁上设置有螺旋内花键，所述振动芯轴的外壁上设置有螺旋外花键，所述螺旋内花键和所述螺旋外花键在伸缩时转动配合。

本发明的进一步改进在于，所述振动机构包括设置在所述上活塞块的上方的上复位碟簧，以及设置在所述上活塞块的下方的下复位碟簧。