水力振荡器的制作方法

本发明涉及钻井工具技术领域，是一种水力振荡器。

背景技术：

在水平井和大位移井的水平段钻进过程中，由于水平段钻柱的自重压向井壁，钻柱和井壁之间将产生很大的摩擦力，随着水平段的不断延伸，摩擦力阻力会越来越大，会导致钻具脱压现象，影响钻进速度。现在急需能够应用于现在的钻井工程中能够降低摩擦阻力、减少常规钻井卡钻事故，增加动钻压，能够提高常规钻井效率的工具。

技术实现要素：

本发明提供了一种水力振荡器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决在现有的钻井工程中存在的钻具摩擦阻力大造成钻具脱压影响钻具速度的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种水力振荡器，包括滑动轴、本体、下接头、转轴、涡轮和阀环，滑动轴的上部外侧套装有花键套，滑动轴的内部设有过流通道，滑动轴的下端外侧固定安装有限位套，在花键套与限位套之间的滑动轴上安装有一组碟形弹簧，花键套下部与本体上部固定连接在一起，本体的下部与下接头的上部固定连接在一起,在本体中部的内壁上固定安装有上轴承，下接头上部的内壁上固定安装有下轴承，转轴的上下端分别套装在上轴承和下轴承内，转轴的上端设有开口向上的上凹槽，转轴的下端设有开口向下的下凹槽，上凹槽上沿圆周设有与过流通道相通的上旁通孔，下凹槽上沿圆周设有与下接头内腔相通的下旁通孔，在转轴的外侧设有固定在本体内壁上的涡轮定子，涡轮定子内侧设有套装在转轴外侧的涡轮转子，阀环包括上下对应的半开孔动阀环和固定安装在下接头上的半开孔定阀环，动阀环固定安装在转轴上，且动阀环与定阀环相抵。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述在滑动轴与碟形弹簧相对应位置上设有小孔。

上述所述滑动轴与花键套之间安装有密封圈，所述滑动轴与本体上部之间安装有密封圈，所述下接头与本体下部之间安装有密封圈。

上述所述上轴承为圆柱滚子轴承，所述下轴承为推力调心滚子轴承。

上述所述限位套上固定安装防松螺钉；所述转轴与动阀环之间固定安装有防松螺钉。

上述花键套下部与本体上部通过螺纹固定连接在一起，本体的下部与下接头的上部通过螺纹固定连接在一起；或/和，滑动轴的内壁上设有内螺纹，下接头的外壁上设有外螺纹。

本发明结构合理而紧凑，可使与其相连接的钻柱产生高频率、小振幅的周期性振动，大幅度提高钻井效率，有效减小钻具在钻进时的摩擦阻力，提高机械钻速。本发明具有结构简单，性能可靠，维护方便的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视半剖视结构示意图。

附图2为附图1的局部结构放大示意图。

附图中的编码分别为：1为滑动轴，2为本体，3为下接头，4为转轴，5为花键套，6为限位套，7为碟形弹簧，8为上轴承，9为下轴承，10为上旁通孔，11为下旁通孔，12为涡轮定子，13为涡轮转子，14为动阀环，15为定阀环，16为密封圈，17为防松螺钉，18为过流通道，19为上凹槽，20为下凹槽，21为小孔。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

如附图1、2所示，该水力振荡器包括滑动轴1、本体2、下接头3、转轴4、涡轮和阀环，滑动轴1的上部外侧套装有花键套5，滑动轴1的内部设有过流通道18，滑动轴1的下端外侧固定安装有限位套6，在花键套5与限位套6之间的滑动轴1上安装有一组碟形弹簧7，花键套5下部与本体2上部固定连接在一起，本体2的下部与下接头3的上部固定连接在一起,在本体1中部的内壁上固定安装有上轴承8，下接头3上部的内壁上固定安装有下轴承9，转轴4的上下端分别套装在上轴承8和下轴承9内，转轴4的上端设有开口向上的上凹槽19，转轴4的下端设有开口向下的下凹槽20，上凹槽19上沿圆周设有与过流通道18相通的上旁通孔10，下凹槽20上沿圆周设有与下接头3内筒相通的下旁通孔11，在转轴4外侧设有固定在本体2内壁上的涡轮定子12，涡轮定子12内侧设有套装在转轴4外侧的涡轮转子13，阀环包括上下对应的半开孔动阀环14和固定安装在下接头3上的半开孔定阀环15，动阀环14固定安装转轴4上，且动阀环14与定阀环15相抵。在实际使用中，滑动轴1从花键套5中心穿过，滑动轴1外壁上有与花键套5上的花键槽相配合的花键，当滑动轴1与花键套5在轴向上进行上下滑动时，可以传递扭矩；花键套5下部套装一组碟形弹簧7，当滑动轴1与花键套5、本体2沿轴向相对移动时，碟形弹簧7会发生变形，压缩时储存机械能，复位时释放机械能；转轴4的上下端各安装了一个轴承，这里的上轴承8是向心轴承，起扶正作用，下轴承9是推力轴承，可以承受轴向的推力。当钻井液从上旁通孔10流下流经涡轮时，涡轮转子13与转轴4之间由之前的静摩擦力转变为动摩擦力，涡轮转子13带动转轴4及动阀环14转动；另外，转轴4与动阀环14之间通过螺纹连接后对涡轮转子13产生了一个压紧力，当压紧力足够大时，会使得动阀环14与涡轮转子13间的摩擦力足以阻止涡轮转子13与动阀环14间的相对转动；涡轮定子12也是通过压紧力使其固定于本体2内腔，无相对运动。这里的定阀环15固定在下接头3上不转动，动阀环14由转轴4带动做周期的转动；当动阀环14开孔部位与定阀环15的开孔部位相对时，过流面积最大，对阀环的轴向冲击力也最小；而当动阀环14未开孔部位与定阀环15的开孔部位相对时，过流面积最小，对阀环整体的轴向冲击力也就最大；随着动阀环14不断的转动，流体对阀环整体的冲击力会出现周期性的变化，压力波传递到碟形弹簧7，就会带动本体2在轴向产生简谐振动，从而对与本体2连接的钻井柱施加周期性的轴向振动。

可根据实际需要，对上述水力振荡器作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，在滑动轴与碟形弹簧7相对应位置上设有小孔21。这里的小孔21用于碟形弹簧7在压缩过程中便于腔内液体快速排出。

如附图1、2所示，所述滑动轴1与花键套5之间安装有密封圈16，所述滑动轴1与本体2上部之间安装有密封圈16，所述下接头3与本体2下部之间安装有密封圈16。这里滑动轴1与花键套间5安装有密封圈16，是为了防止钻井液的外漏。

如附图1、2所示，所述上轴承8为圆柱滚子轴承，所述下轴承9为推力调心滚子轴承。这里的圆柱滚子轴承的扶正效果较好，能承受高转速，推力调心滚子轴承能承受较大的轴向推力，也能承受中高转速。

如附图1、2所示，所述限位套6上固定安装防松螺钉17；所述转轴4与动阀环14之间固定安装有防松螺钉17。这里在限位套6上安装防松螺钉17起到防止限位套松动，进一步固定限位套的作用。这里的动阀环14与转轴4相连且有防松螺钉17防松，从而保证涡轮转子13、转轴4及动阀环14成为一体，无任何相对运动。

如附图1、2所示，花键套5下部与本体2上部通过螺纹固定连接在一起，本体2的下部与下接头3的上部通过螺纹固定连接在一起；或/和，滑动轴1的内壁上设有内螺纹，下接头3的外壁上设有外螺纹。在滑动轴1的内壁上设置内螺纹，下接头3的外壁上设置外螺纹便于与其他钻井工具配合使用，方便实用。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明的工作原理是：通过在转轴4上下端分别设置上旁通孔10和下旁通孔11，方便从滑动轴1中心流出的钻井液经过上旁通孔10进入涡轮，推动涡轮转子13、转轴4及动阀环14转动，钻井液从涡轮流出，流经动阀环14及定阀环15后再由下旁通孔11进入下接头3。动阀环14连续转动，会周期性的打开、关闭定阀环15上的过流孔；当过流通道被堵塞时，会引起本体2腔内压力瞬时的升高，在动阀环14和定阀环15上端面产生向下的轴向推力，定阀环15上推力直接传到下接头3上，动阀环14上的推力经过转轴4传递到下轴承9再传到下接头3上。随着动阀环14不断的转动，产生的冲击力会出现周期性的变化；压力波传递到碟形弹簧7，就会带动本体2在轴向产生简谐振动，从而对与本发明连接的钻井柱施加周期性的轴向振动。