构成，涡轮转子通过销键与涡轮轴7固定连接；涡轮定子固定安装在主机壳体8内壁上。多级涡轮组17可带动涡轮轴7转动，涡轮轴7可带动阀组I 15、阀组II 16中的动阀转动。阀组I 15、阀组II 16中的动阀的转动将周期性改变与定阀间的过流面积。过流面积的周期性变化将使该振荡器的内的钻井液压力呈周期性变化从而产生压力脉冲。
[0017]阀组I 15与阀组II 16之间的初始角度相互错开10°?90°。避免了阀组I 15、阀组II 16产生的压力脉冲最高压力幅值的叠加，造成振动过大损坏钻具的现象。同时又确保了叠加的压力脉冲具有较高的幅值，使该振荡器产生正常稳定较高的振荡力。
[0018]下扶正轴承14下方的涡轮轴7圆周上通过分流套11安装有分流环10 ;分流套11下方的涡轮轴7圆周上装有推力轴承18，推力轴承18与下扶正轴承14之间的主机壳体8上装有套筒19。所述的上扶正轴承13、下扶正轴承14、涡轮轴7的中段和下段均开制有流道。大部分的流体将从涡轮轴7的流道通过，小部分流体沿分流环10从分流套11与套筒19间的流道通过。
[0019]该涡轮驱动双阀水力振荡器工作时，首先将阀组I 15与阀组II 16之间的初始角度相互错开10°?90°。然后将该振荡器与钻井泵连接，
由钻井泵输出的钻井液将流经振动短接总成、上扶正轴承13、阀组I 15、阀组II 16、多级涡轮组17和下扶正轴承14后大部分的流体将从涡轮轴7的流道流出，小部分流体沿分流环10从分流套11与套筒19间的流道流出。
[0020]在这一过程中，流动的钻井液将带动多级涡轮组17中的涡轮转子转动。从而带动涡轮轴7转动，涡轮轴7将带动阀组I 15、阀组II 16中的动阀转动。在阀组I 15、阀组
II16中的动阀周期性转动过程中，阀组I 15、阀组II 16中的过流面积将发生周期性变化，致使压紧螺母5下部的钻井液压力呈周期性变化，从而调制出简谐性压力波。阀组I 15、阀组II 16调制出简谐性压力波经叠加后向上传递给压力弹簧4，压力弹簧4将通过联接套3带动振荡壳体2做持续的简谐性振动。这种简谐性振动沿轴向传递到上部钻杆和下部钻杆上，从而为钻头提供一定强度的冲击切削力，使钻柱与管壁之间的静摩擦力转换为动摩擦力，有效提高机械钻速。该振荡器不仅提高了钻井速率而且与传统技术相比减少了能量消耗、延长了使用寿命特别适合石油、天然气开采、钻井的施工需要。
【主权项】
1.一种涡轮驱动双阀水力振荡器，它由振动短接总成、动力短接总成构成；振动短接总成与动力短接总成之间通过螺纹相互连接；振动短接总成由花键芯轴(I)、振荡壳体(2)、联接套(3)、压力弹簧(4)和压紧螺母(5)构成；振荡壳体(2)上通过联接套(3)安装有花键芯轴(1)，振荡壳体(2)内的花键芯轴(I)下端螺纹安装有压紧螺母(5);压紧螺母(5)与联接套(3)之间的花键芯轴(I)安装有压力弹簧(4);所述的动力短接总成由压紧套(6 )、涡轮轴(7 )、主机壳体(8 )、下接头(9 )、分流环(10 )和分流套(11)构成；主机壳体(8 )的上端螺纹装有压紧套(6)，主机壳体(8)的下端螺纹装有下接头(9);其特征在于:主机壳体(8)内设置有涡轮轴(7)，涡轮轴(7)上端端头螺纹装有端盖(12)，端盖(12)下方的涡轮轴(7)圆周上装有上扶正轴承(13)和下扶正轴承(14)，上扶正轴承(13)和下扶正轴承(14)之间的涡轮轴(7)圆周上由上致下依次装有阀组I (15)、阀组II (16)和多级涡轮组(17);下扶正轴承(14)下方的涡轮轴(7)圆周上通过分流套(11)安装有分流环(10);分流套(11)下方的涡轮轴(7)圆周上装有推力轴承(18)，推力轴承(18)与下扶正轴承(14)之间的主机壳体(8)上装有套筒(19)。2.根据权利要求1所述的一种涡轮驱动双阀水力振荡器其特征在于:所述的振荡壳体(2)与联接套(3)之间螺纹连接，联接套(3)与花键芯轴(I)之间滑动连接。3.根据权利要求1所述的一种涡轮驱动双阀水力振荡器其特征在于:所述的阀组I(15)、阀组II (16)分别由动阀和定阀构成，动阀通过销键与涡轮轴(7)固定连接；定阀固定安装在主机壳体(8)内壁上。4.根据权利要求1所述的一种涡轮驱动双阀水力振荡器其特征在于:所述的多级涡轮组(17)由涡轮转子和涡轮定子构成，涡轮转子通过销键与涡轮轴(7)固定连接；涡轮定子固定安装在主机壳体(8)内壁上。5.根据权利要求1所述的一种涡轮驱动双阀水力振荡器其特征在于:所述的上扶正轴承(13)、下扶正轴承(14)、涡轮轴(7)的中段和下段均开制有流道。6.根据权利要求1所述的一种涡轮驱动双阀水力振荡器其特征在于:所述的阀组I(15)与阀组II (16)之间的初始角度相互错开10°?90°。
【专利摘要】本发明涉及一种涡轮驱动双阀水力振荡器，属石油、天然气开采、钻井工具技术领域。该振荡器由振动短接总成、动力短接总成构成；振动短接总成与动力短接总成之间通过螺纹相互连接；动力短接总成由压紧套、涡轮轴、主机壳体、下接头、分流环和分流套构成；主机壳体的上端螺纹装有压紧套，主机壳体的下端螺纹装有下接头；主机壳体内设置有涡轮轴，涡轮轴上端端头螺纹装有端盖，端盖下方的涡轮轴圆周上装有上扶正轴承和下扶正轴承；下扶正轴承下方的涡轮轴圆周上通过分流套安装有分流环。该振荡器不仅提高了钻井速率，而且与传统技术相比减少了能量消耗、延长了使用寿命，特别适合石油、天然气开采、钻井的施工需要。
【IPC分类】E21B28/00, E21B7/24
【公开号】CN104895517
【申请号】CN201510343229
【发明人】胡文根, 余先谋, 王鹏, 冯定
【申请人】长江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日