产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井技术领域，特别涉及一种产生脉冲射流的共轭旋转密封阀。
【背景技术】
[0002]钻井施工过程中最重要的一步是破碎岩石。脉冲射流是一种被现场证实的、能提高钻头破岩效率的技术。脉冲射流提速技术是将钻井液的连续流动转换成一定频率的间歇流动，通过这种转换钻井液在钻头水眼的出口速度大幅提高，这种速度的提高直接带来射流冲击效率的提高，水力破岩效率得到增强。而且脉冲射流效应改变井底岩肩床的分布，提高了井底钻头部岩肩上返速度，避免了岩肩的重复破碎。此外脉冲射流效应周期性地降低井底压力，这种周期性地降低井底压力可以减小井底岩石“压持效应”，使钻井速度得到提高。在上述三种效应的作用下，脉冲射流技术有效地提高了钻井机械钻速。
[0003]国内脉冲钻井技术也得到较为广泛的推广应用，取得较好的提速效果。传统的脉冲钻井技术多为脉冲钻头技术，由于钻头尺寸限制，脉冲射流在振幅和脉冲频率的调制方面存在较多限制。脉冲射流提速工具可以较好地调节参数，使脉冲射流技术根据地层特性需求对频率和幅值进行适当的调整。然而随着井深的增加，对脉冲射流提速工具的安全性和抗高温性能有较高要求，特别是脉冲射流提速工具内部产生射流的原件，要有很好的可靠性，以避免脉冲射流提速工具失效导致地表泥浆栗栗压异常或憋栗。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型实施例提供了一种产生脉冲射流的共轭旋转密封阀，以提高脉冲射流提速工具的可靠性，来避免地表泥浆栗栗压异常或憋栗。该产生脉冲射流的共轭旋转密封阀包括:外壳体，所述外壳体内设有孔径依次减小的通孔，在相邻两个通孔中孔径较大的通孔内设置有动力输入轴、中心轴、连接筒、弹性介质、传扭键、偏心轴、密封阀块以及密封阀板，其中，所述动力输入轴的第一端连接涡轮的动力输出轴，所述动力输出轴输出的能量与地面泥浆栗的排量对应；所述传扭键，安放在所述动力输入轴第二端的键槽孔和所述中心轴第一端的键槽孔中，用于连接所述动力输入轴的第二端和所述中心轴的第一端；所述连接筒，套接在所述动力输入轴和所述中心轴的连接处；所述弹性介质，安放在所述动力输入轴第二端的键槽孔上方的圆孔中，该圆孔与所述动力输入轴第二端的键槽孔连通；所述偏心轴的第一端固定连接在所述中心轴的第二端；所述密封阀块固定连接在所述偏心轴的第二端；所述密封阀板安装在所述偏心轴第二端的下方、所述相邻两个通孔之间的台阶面上，所述密封阀板上设置有限位卡槽和脉冲流道，所述限位卡槽和所述脉冲流道相间分布在以所述密封阀板的中心为圆心、以预设距离为半径的圆上，所述限位卡槽是用于限定所述密封阀块位置的凹槽，所述脉冲流道是用于流动钻井液的通道，所述偏心轴的数量、所述密封阀块的数量、所述限位卡槽的数量以及所述脉冲流道的数量均相同；在所述地面泥浆栗的排量大于预设排量时，所述动力输入轴带动所述中心轴旋转，所述密封阀块随所述中心轴旋转，在旋转的同时，在所述弹性介质的推力作用下所述中心轴带动所述密封阀块做上下运动，当所述密封阀块的下表面与所述脉冲流道重合时，所述脉冲流道被密封，当所述密封阀块的下表面与所述限位卡槽重合时，所述脉冲流道为畅通的，使得所述脉冲流道周期地畅通或被密封，产生脉冲射流；在所述地面泥浆栗的排量小于预设排量时，所述密封阀块被限定在所述限位卡槽内，所述脉冲流道一直畅通，不产生脉冲射流。
[0005]在一个实施例中，所述偏心轴的数量、所述密封阀块的数量、所述限位卡槽的数量以及所述脉冲流道的数量均为2至10个。
[0006]在一个实施例中，所述密封阀块的形状、所述限位卡槽的形状以及所述脉冲流道的形状相同，且所述限位卡槽的尺寸大于所述密封阀块的尺寸，所述密封阀块的尺寸大于所述脉冲流道的尺寸。
[0007]在一个实施例中，所述限位卡槽的形状是四方体，该四方体下表面的四边形包括两条圆弧线段和两条直线段，所述两条直线段的延长线的焦点为所述限位卡槽所在圆的圆心，所述两条直线段设有预设倒角，所述密封阀块的下表面与所述限位卡槽的下表面相匹配。
[0008]在一个实施例中，所述密封阀块固定在所述偏心轴的第二端所形成圆的半径与所述预设距离相等。
[0009]在一个实施例中，所述弹性介质的弹性距离与所述限位卡槽的深度相等。
[0010]在一个实施例中，还包括:安全流道，设置在所述密封阀板的中心处，是用于流动钻井液的通道。
[0011]在一个实施例中，所述安全流道的直径为5至35毫米。
[0012]在一个实施例中，所述产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的材质为金属。
[0013]在一个实施例中，所述外壳体为圆柱体，所述外壳体设有所述动力输入轴的一端连接上部钻柱，所述外壳体的另一端连接下部钻头。
[0014]在本实用新型实施例中，动力输入轴连接涡轮的动力输出轴，动力输出轴输出的能量与地面泥浆栗的排量对应，使得产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的工作状态根据地面泥浆栗排量的变化而变化，例如，当地面泥浆栗的排量大于预设排量时，动力输入轴输出的能量足够带动中心轴旋转，进而密封阀块随中心轴旋转，在旋转的同时，通过中心轴带动密封阀块做上下运动，密封阀块周期性地与脉冲流道重合，使得脉冲流道周期地畅通或被密封，共轭旋转密封阀开启，脉冲流道可以产生脉冲射流，当地面泥浆栗的排量小于预设排量时，密封阀块被限定在限位卡槽内，确保脉冲流道保持畅通，共轭旋转密封阀关闭，脉冲流道不产生脉冲射流，因此实现了可以通过控制地面泥浆栗的排量来控制上述产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的开启和关闭，从而可以从根本上提高产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的安全性，有利于避免地表泥浆栗栗压异常或憋栗。
【附图说明】
[0015]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
[0016]图1是本实用新型实施例提供的一种产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的剖面示意图；
[0017]图2是本实用新型实施例提供的一种密封阀板的结构示意图；
[0018]图3是本实用新型实施例提供的一种脉冲流道被密封的示意图；
[0019]图4是本实用新型实施例提供的一种脉冲流道畅通的示意图；
[0020]图5是本实用新型实施例提供的一种密封阀块的示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0022]在本实用新型实施例中，提供了一种产生脉冲射流的共轭旋转密封阀，如图1所示，该产生脉冲射流的共轭旋转密封阀包括:
[0023]外壳体1，所述外壳体内设有孔径依次减小的通孔，在相邻两个通孔中孔径较大的通孔内设置有动力输入轴2、中心轴6、连接筒4、弹性介质3、传扭键5、偏心轴7、密封阀块8以及密封阀板9，其中，
[0024]所述动力输入轴2的第一端连接涡轮的动力输出轴，所述动力输出轴输出的能量与地面泥浆栗的排量对应；
[0025]所述传扭键5，安放在所述动力输入轴2第二端的键槽孔和所述中心轴6第一端的键槽孔中，用于连接所述动力输入轴的第二端和所述中心轴的第一端；
[0026]所述连接筒4，套接在所述动力输入轴和所述中心轴的连接处；
[0027]所述弹性介质3，安放在所述动力输入轴第二端的键槽孔上方的圆孔中，该圆孔与所述动力输入轴第二端的键槽孔连通；
[0028]所述偏心轴7的第一端固定连接(例如，螺纹连接或焊接)在所述中心轴6的第
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[0029]所述密封阀块8，固定连接(例如，螺纹连接或焊接)在所述偏心轴7的第二端；
[0030]所述密封阀板9，安装在所述偏心轴第二端的下方、所述相邻两个通孔之间的台阶面上，所述密封阀板9上设置有限位卡槽901和脉冲流道902，如图2所示，所述限位卡槽和所述脉冲流道相间分布在以所述密封阀板的中心为圆心、以预设距离为半径的圆上，所述限位卡槽是用于限定所述密封阀块位置的凹槽，所述脉冲流道是用于流动钻井液的通道，所述偏心轴的数量、所述密封阀块的数量、所述限位卡槽的数量以及所述脉冲流道的数量均相同；在所述地面泥浆栗的排量大于预设排量时，所述动力输入轴带动所述中心轴旋转，所述密封阀块随所述中心轴旋转，在旋转的同时，在所述弹性介质的推力作用下所述中心轴带动所述密封阀块做上下运动，当所述密封阀块的下表面与所述脉冲流道重合时，所述脉冲流道被密封(如图3所示)，当所述密封阀块的下表面与所述限位卡槽重合时，所述脉冲流道为畅通的(如图4所示)，使得所述脉冲流道周期地畅通或被密封，产生脉冲射流；在所述地面泥浆栗的排量小于预设排量时，所述密封阀块被限定在所述限位卡槽内，所述脉冲流道一直畅通，不产生脉冲射流。
[0031]由图1所示可知，在本实用新型实施例中，动力输入轴连接涡轮的动力输出轴，动力输出轴输出的能量与地面泥浆栗的排量对应，使得产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的工作状态根据地面泥浆栗排量的变化而变化，例如，当地面泥浆栗的排量大于预设排量时，动力输入轴输出的能量足够带动中心轴旋转，进而密封阀块随中心轴旋转，在旋转的同时，通过中心轴带动密封阀块做上下运动，密封阀块周期性地与脉冲流道重合，使得脉冲流道周期地畅通或被密封，共轭旋转密封阀开启，脉冲流道可以产生脉冲射流，当地面泥浆栗的排量小于预设排量时，密封阀块被限定在限位卡槽内，确保脉冲流道保持畅通，共轭旋转密封阀关闭，脉冲流道不产生脉冲射流，因此实现了可以通过控制地面泥浆栗的排量来控制上述产生脉冲射流的共轭旋转密封阀的开启和关闭，从而可以从根本上提高产生脉冲射流的共轭旋转密