具有聚能减震功能的新型水力振荡器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有聚能减震功能的新型水力振荡器，固定安装在近钻头位置，包括减震总成、传动总成、振荡总成。所述的传动总成前端安装振荡总成，后端安装减震总成，利用多级吸振环吸收振荡器工作时对上部工具产生的振动，通过串联碟簧与花键传递钻压与扭矩，当钻井液流经导流管时，钻井液通过导流管圆周上的导流孔进入压力腔室，再回流至中心流道，使钻井液压力发生脉动波动，振荡总成产生振荡作用。本发明的具有聚能减震功能的新型水力振荡器可以产生一定范围的振荡频率，减少钻头破岩过程中钻具所受的摩阻，同时能够自吸收振动，降低振荡总成工作时对上部钻具的影响，从而提高钻井效率。
【专利说明】
具有聚能减震功能的新型水力振荡器
技术领域
[0001]本发明属于石油天然气钻探工程领域一种新型井下钻井工具，特别是具有聚能减震功能的新型水力振荡器。
【背景技术】
[0002]目前，国内外对于石油天然气的需求越来越大，许多开采难度较大的储藏油气逐渐进入开发阶段，以提高石油天然气产量，满足人们日益增长的能源需求。同时，石油钻井技术不断发展，大量的新型井下工具不断被研发使用，使非常规结构井的钻探成为可能，尤其是大位移井、多分支水平井、大斜度井等复杂结构井的出现，使以前不具备开采条件的油气逐渐被开发，并且复杂结构井的数量也逐渐增多，导致了如何实现快速钻进和提高水平段长度成为关注的焦点。然而，由于井斜角较大造成钻柱和井壁之间的摩阻较大，钻压传递效率低，严重限制了钻进速度，也容易引起压差卡钻等井下故障，尤其是在滑动钻进时，无法给钻头施加真实有效的钻压，降低了钻井效率，延长了钻井周期。为了解决上述问题，国内外许多公司相继研发了各自的水力振荡器，用于提高钻井效率。
[0003]水力振荡器主要应用于石油天然气钻井工程，用于使钻具在轴向上产生振动，将静摩擦力转变成动摩擦力，降低钻具钻钻进过程中与井壁之间的摩阻，实现钻头的高效破岩。新型水力振荡器不仅能够产生一定频率和幅度的轴向振动，还能够防止其轴向振动向上部钻具传递，从而保证了上部钻具的运转不受水力振荡器工作的影响，尤其是可以避免测试工具的使用性能受到影响。所以，开发新型水力振荡器的研究是未来井下动力钻具的重要发展方向。
【发明内容】
[0004]为了探索解决【背景技术】中所述的钻柱和井壁之间的摩阻较大，钻压传递效率低，钻进过程中容易发生井下事故等问题，本发明提供了一种具有聚能减震功能的新型水力振荡器，本发明的新型水力振荡器利用多级吸振环吸收振荡器工作时对上部工具产生的振动，保证上部钻具的正常工作不受影响，通过串联碟簧与花键传递钻压与扭矩，当钻井液流经导流管时，钻井液通过导流管圆周上的入口导流孔进入压力腔室，再通过出口导流孔回流至中心流道，在此过程中使钻井液压力发生脉动波动，振荡总成产生振荡作用，从而提高钻井效率。
[0005]本发明的技术方案是:具有聚能减震功能的新型水力振荡器由减震总成、传动总成、振荡总成三部分组成，所述的传动总成前端安装振荡总成，后端安装减震总成。所述的减震总成包括上主体、矩形密封圈a、矩形密封圈b、矩形密封圈C、锁紧接头、O形密封圈a、上部吸振环、上部锁紧环、中心管、垫圈、中部吸振环、花键接头、下部锁紧环、下部吸振环、矩形密封圈d、密封环、矩形密封圈e、中间短节，将矩形密封圈a与矩形密封圈b分别安装在上主体上，再将上部吸振环安装到上主体上，将矩形密封圈c、0形密封圈a与上部锁紧环安装在锁紧接头上使四者组合为一个整体，并与花键接头相连接，再将其安装到上主体上，在上主体前端依次安装垫圈与中部吸振环，将中心管装入上主体内孔，并在中心管前端依次安装下部锁紧环与下部吸振环，将矩形密封圈d与矩形密封圈e安装到密封环上后，安装到中心管前端，最后安装中间短节，利用锁紧接头锁紧上部吸振环，利用中心管与中间短节实现减震总成的轴向定位，通过花键配合将扭矩传递到花键接头，并向下传递，通过上部吸振环、中部吸振环与下部吸振环可以吸收下部工具产生的振动，避免上部工具使用性能受到影响，防止钻具因下部振动发生偏转，影响钻具工作性能。所述的传动总成包括中间接头、矩形密封圈f、滑动接头、O形密封圈b、传动短节、花键外壳、调整垫片、内管、碟簧、定位垫片，在中间短节前端安装中间接头，将矩形密封圈f安装到滑动接头后端内圆周上，再将滑动接头安装到中间接头上，在中间接头前端安装传动短节，在传动短节前端安装内管，再依次将调整垫片、碟簧与定位垫片安装到内管上，最后将花键外壳与传动短节相配合，并将滑动接头与花键外壳固连，利用传动短节与花键外壳配合，将扭矩传递到花键外壳，利用碟簧将钻压向下传递，并且吸收钻具反向传递的振动。所述的振荡总成包括导流管、震荡外壳、O形密封圈c、0形密封圈d、滑套、橡胶弹簧、矩形密封圈g、下接头，将导流管安装到内管前端，在花键外壳前端安装震荡外壳，将O形密封圈c与O形密封圈d分别安装到滑套上，再将其安装到导流管前端，在滑套前端装入橡胶弹簧，最后将矩形密封圈g安装到下接头上，并使下接头与震荡外壳相连接，钻井液通过导流管圆周上的入口导流孔进入压力腔室，再通过出口导流孔回流至中心流道，在此过程中使钻井液压力发生脉动波动，振荡总成产生振荡作用，从而提高钻头破岩效率。所述的中部吸振环与下部吸振环可吸收钻具工作时产生的轴向振动，通过上主体中部的球形接头与上部吸振环配合，可以吸收周向和径向振动，保证振荡总成工作产生的振动不会传递到上部钻具。
[0006]本发明的有益效果是:(I)本次发明的具有聚能减震功能的新型水力振荡器，使钻具在轴向上产生振动，将静摩擦力转变成动摩擦力，降低钻具钻钻进过程中与井壁之间的摩阻，减小钻具的横向和扭转振动，实现钻头高效破岩。(2)利用多级吸振环吸收振荡器工作时对上部工具产生的振动，包括轴向和径向振动，保证上部钻具的正常工作不受影响，尤其是保护井下高精密测试仪器不受影响。(3)具有聚能减震功能的新型水力振荡器，以钻井液作为动力源，产生自激振作用，从而减小摩阻，缓解粘滑现象，降低卡钻等井下事故发生的风险，防止托压现象的发生。(4)通过新型水力振荡器的使用，可以增加钻头的使用寿命，减少起下钻次数，从而节约钻井成本。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的结构示意图；
[0008]图2是本发明图1中A-A面的截面图；
[0009]图3是本发明图1中B-B面的截面图；
[0010]图4是本发明图1中C-C面的截面图；
[0011 ]图5是花键接头的结构示意图；
[0012]图6是传动短节的结构示意图；
[0013]图中1-上主体，2-矩形密封圈a，3_矩形密封圈b，4_矩形密封圈c，5_锁紧接头，6-0形密封圈a，7-上部吸振环，8-上部锁紧环，9-中心管，10-垫圈，11-中部吸振环，12-花键接头，13-下部锁紧环，14-下部吸振环，15-矩形密封圈d，16-密封环，17-矩形密封圈e，18-中间短节，19-中间接头，20-矩形密封圈f，21-滑动接头，22-0形密封圈b，23-传动短节，24-花键外壳，25-调整垫片，26-内管，27-碟簧，28-定位垫片，29-导流管，30-震荡外壳，31-0形密封圈c，32-0形密封圈d，33-滑套，34-橡胶弹簧，35-矩形密封圈g，36-下接头。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0015]参见图1，具有聚能减震功能的新型水力振荡器由减震总成、传动总成、振荡总成三部分组成，所述的传动总成前端安装振荡总成，后端安装减震总成。所述的减震总成包括上主体1、矩形密封圈a2、矩形密封圈b3、矩形密封圈c4、锁紧接头5、0形密封圈a6、上部吸振环7、上部锁紧环8、中心管9、垫圈10、中部吸振环11、花键接头12、下部锁紧环13、下部吸振环14、矩形密封圈dl5、密封环16、矩形密封圈el7、中间短节18，将矩形密封圈a2与矩形密封圈b3分别安装在上主体I上，再将上部吸振环7安装到上主体I上，将矩形密封圈c4、0形密封圈a6与上部锁紧环8安装在锁紧接头5上使四者组合为一个整体，并与花键接头12相连接，再将其安装到上主体I上，在上主体I前端依次安装垫圈10与中部吸振环11，将中心管9装入上主体I内孔，并在中心管9前端依次安装下部锁紧环13与下部吸振环14，将矩形密封圈dl5与矩形密封圈el7安装到密封环16上后，安装到中心管9前端，最后安装中间短节18，利用锁紧接头5锁紧上部吸振环7，利用中心管9与中间短节18实现减震总成的轴向定位，通过花键配合将扭矩传递到花键接头12，并向下传递，通过上部吸振环7、中部吸振环11与下部吸振环14可以吸收下部工具产生的振动，避免上部工具使用性能受到影响，防止钻具因下部振动发生偏转，影响钻具工作性能。
[0016]所述的传动总成包括中间接头19、矩形密封圈f20、滑动接头21、0形密封圈b22、传动短节23、花键外壳24、调整垫片25、内管26、碟簧27、定位垫片28，在中间短节18前端安装中间接头19，将矩形密封圈f20安装到滑动接头21后端内圆周上，再将滑动接头21安装到中间接头19上，在中间接头19前端安装传动短节23，在传动短节23前端安装内管26，再依次将调整垫片25、碟簧27与定位垫片28安装到内管26上，最后将花键外壳24与传动短节23相配合，并将滑动接头21与花键外壳24固连，利用传动短节23与花键外壳24配合，将扭矩传递到花键外壳24，利用碟簧27将钻压向下传递，并且吸收钻具反向传递的振动。所述的振荡总成包括导流管29、震荡外壳30、0形密封圈c31、0形密封圈d32、滑套33、橡胶弹簧34、矩形密封圈g35、下接头36，将导流管29安装到内管26前端，在花键外壳24前端安装震荡外壳30，将O形密封圈c31与O形密封圈d32分别安装到滑套33上，再将其安装到导流管29前端，在滑套33前端装入橡胶弹簧34，最后将矩形密封圈g35安装到下接头36上，并使下接头36与震荡外壳30相连接，钻井液通过导流管29圆周上的入口导流孔进入压力腔室，再通过出口导流孔回流至中心流道，在此过程中使钻井液压力发生脉动波动，振荡总成产生振荡作用，从而提高钻头破岩效率。
[0017]所述的中部吸振环11与下部吸振环14可吸收钻具工作时产生的轴向振动，通过上主体I中部的球形接头与上部吸振环7配合，可以吸收周向和径向振动，保证振荡总成工作产生的振动不会传递到上部钻具。
【主权项】
1.具有聚能减震功能的新型水力振荡器，其特征在于:所述的新型水力振荡器包括减震总成、传动总成、振汤总成，所述的传动总成如端安装振汤总成，后端安装减震总成;所述的减震总成包括上主体(I)、矩形密封圈a(2)、矩形密封圈b(3)、矩形密封圈c(4)、锁紧接头(5)、0形密封圈a(6)、上部吸振环(7)、上部锁紧环(8)、中心管(9)、垫圈(10)、中部吸振环(11)、花键接头(12)、下部锁紧环(13)、下部吸振环(14)、矩形密封圈d(15)、密封环(16)、矩形密封圈e(17)、中间短节(18)，将矩形密封圈a(2)与矩形密封圈b(3)分别安装在上主体(I)上，再将上部吸振环(7)安装到上主体(I)上，将矩形密封圈c(4)、0形密封圈a(6)与上部锁紧环(8)安装在锁紧接头(5)上使四者组合为一个整体，并与花键接头(12)相连接，再将其安装到上主体(I)上，在上主体(I)前端依次安装垫圈(10)与中部吸振环(11)，将中心管(9)装入上主体(I)内孔，并在中心管(9)前端依次安装下部锁紧环(13)与下部吸振环(14)，将矩形密封圈d(15)与矩形密封圈e(17)安装到密封环(16)上后，安装到中心管(9)前端，最后安装中间短节(18)，利用锁紧接头(5)锁紧上部吸振环(7)，利用中心管(9)与中间短节(18)实现减震总成的轴向定位，通过花键配合将扭矩传递到花键接头(12)，并向下传递，通过上部吸振环(7)、中部吸振环(11)与下部吸振环(14)可以吸收下部工具产生的振动，避免上部工具使用性能受到影响，防止钻具因下部振动发生偏转，影响钻具工作性能;所述的传动总成包括中间接头(19)、矩形密封圈f (20)、滑动接头(21)、0形密封圈b(22)、传动短节(23)、花键外壳(24)、调整垫片(25)、内管(26)、碟簧(27)、定位垫片(28)，在中间短节(18)前端安装中间接头(19)，将矩形密封圈f (20)安装到滑动接头(21)后端内圆周上，再将滑动接头(21)安装到中间接头(19)上，在中间接头(19)前端安装传动短节(23)，在传动短节(23)前端安装内管(26)，再依次将调整垫片(25)、碟簧(27)与定位垫片(28)安装到内管(26)上，最后将花键外壳(24)与传动短节(23)相配合，并将滑动接头(21)与花键外壳(24)固连，利用传动短节(23)与花键外壳(24)配合，将扭矩传递到花键外壳(24)，利用碟簧(27)将钻压向下传递，并且吸收钻具反向传递的振动;所述的振荡总成包括导流管(29)、震荡外壳(30)、0形密封圈c(31)、0形密封圈d(32)、滑套(33)、橡胶弹簧(34)、矩形密封圈g(35)、下接头(36)，将导流管(29)安装到内管(26)前端，在花键外壳(24)前端安装震荡外壳(30)，将O形密封圈c(31)与O形密封圈d(32)分别安装到滑套(33)上，再将其安装到导流管(29)前端，在滑套(33)前端装入橡胶弹簧(34)，最后将矩形密封圈g(35)安装到下接头(36)上，并使下接头(36)与震荡外壳(30)相连接，钻井液通过导流管(29)圆周上的入口导流孔进入压力腔室，再通过出口导流孔回流至中心流道，在此过程中使钻井液压力发生脉动波动，振荡总成广生振荡作用，从而提尚钻头破岩效率。2.根据权利要求1所述的具有聚能减震功能的新型水力振荡器，其特征在于:所述的中部吸振环(11)与下部吸振环(14)可吸收钻具工作时产生的轴向振动，通过上主体(I)中部的球形接头与上部吸振环(7)配合，可以吸收周向和径向振动，保证振荡总成工作产生的振动不会传递到上部钻具。3.根据权利要求1所述的具有聚能减震功能的新型水力振荡器，其特征在于:所述的导流管(29)圆周上的入口导流孔与出口导流孔数量均为4个。
【文档编号】E21B28/00GK106014317SQ201610392685
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】田家林, 杨应林, 杨琳, 胡书辉, 张堂佳, 杨毅, 林晓月
【申请人】西南石油大学