钻井提速装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻井提速装置，包括位于上方的动力短节、与所述动力短节连接的、位于下方的振动短节以及容纳所述动力短节和振动短节的壳体，其特征在于，所述动力短节包括可轴向转动的涡轮轴，所述振动短节包括与所述涡轮轴螺纹连接的转子轴，所述转子轴的外壁面设有偏心转子。本实用新型通过钻井液驱动涡轮高速转动，带动偏心转子转动以实现周向振动，改变管柱与井壁的接触条件，使钻头能更有效的剪切破碎地层，增大机械钻速；有效的消除粘滑现象，延长机械寿命。
【专利说明】
钻井提速装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及石油开采技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种降低钻井摩擦阻力的钻井提速装置。
【背景技术】
[0002]随着我国各大油田开发大斜度井、水平井及水平分支井等复杂结构井的数量增加，如何有效地向钻头施加钻压成为人们普遍关注的问题。目前，钻井主要通过复合钻井和井下动力钻具滑动钻进两种方式。由于这些井结构复杂导致沿程水力损失增加，井底钻头可用水马力相当低，一般都是靠钻柱的自身重量向钻头施加钻压破碎岩石。然而，在斜度井、水平井及水平井的钻井施工中，这些传统的加压方式受到一定的限制，其存在的主要问题在于:由于井斜较大，钻柱自身重量在经验方向的分量小或近似为零，很难满足预先设计的钻压;水平井中，由于钻柱自身重量对井壁的正压力大，增加了钻具在井壁上的摩阻，从而制约了向钻头施加有效的钻压；由于施工的水平段越来越长，然而在井斜大的井段施工过程中，往往会出现托压、粘卡等现象;对于复合钻进，尤其是在井下动力钻具滑动钻进过程中，无法保证给钻头施加真实有效的钻压，严重影响全井平均机械钻速以及钻井周期。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0004]本实用新型还有一个目的是提供一种便于向钻头有效施压，提高钻井效率的钻井提速装置。
[0005]为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种钻井提速装置，包括位于上方的动力短节、与所述动力短节连接的、位于下方的振动短节以及容纳所述动力短节和振动短节的壳体，所述动力短节包括可轴向转动的涡轮轴，所述振动短节包括与所述涡轮轴螺纹连接的转子轴，所述转子轴的外壁面设有偏心转子。
[0006]优选地，所述动力短节还包括由若干个涡轮组成的涡轮组，所述涡轮组驱动所述涡轮轴和所述转子轴旋转。
[0007]优选地，任意一个所述涡轮包括定子和转子，所述定子和转子分别与壳体和涡轮轴通过过度配合进行连接。
[0008]优选地，所述涡轮组的上端和下端均设置第一扶正轴承，以对所述涡轮轴进行径向限位。
[0009]优选地，所述涡轮轴的下段轴线处以及所述转子轴的轴线处设有贯通的流道，所述涡轮轴上设有与所述流道连通的四个径向均布的通孔，在所述通孔的入口处设置限流套，所述限流套的下端设置分流套，所述限流套与所述涡轮轴和所述分流套之间皆留有间隙供流体通过。
[0010]优选地，所述涡轮轴上位于所述分流套下端设置推力轴承，以对所述涡轮轴进行轴向限位。
[0011]优选地，所述转子轴的下端设置第二扶正轴承。
[0012]优选地，所述壳体的顶部和底部分别螺纹连接上接头和下接头，以对所述动力短节和所述振动短节进行轴向限位。
[0013]本实用新型至少包括以下有益效果:
[0014]1、通过周向冲击振动减摩降阻工具可使管柱产生高频周向振动，使静摩擦变为动摩擦，有效减小管柱外壁与井壁的摩擦系数，使得钻头处能获得有效钻压，从而避免水平井及大斜度井的加压中因重力分力、浮力和摩擦力影响而造成的假加压问题。另外运用该工具使钻头能有效的剪切破碎地层，增大机械钻速;有效的消除粘滑现象，延长机械寿命。
[0015]2、利用限流套改变钻井液的流动方向，使钻井液经涡轮轴的通孔流入涡轮轴与转子轴的流道中，能减弱钻井液对偏心转子转动的影响。
[0016]本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型中动力节段的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型中振动节段的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0020]需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得;在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0021]本实用新型提供一种钻井提速装置，包括位于上方的动力短节、与所述动力短节连接的、位于下方的振动短节以及容纳所述动力短节和振动短节的壳体，所述动力短节包括可轴向转动的涡轮轴，所述振动短节包括与所述涡轮轴螺纹连接的转子轴，所述转子轴的外壁面设有偏心转子。
[0022]其中，所述动力短节还包括由若干个涡轮组成的涡轮组，所述涡轮组驱动所述涡轮轴和所述转子轴旋转。
[0023]其中，任意一个所述涡轮包括定子和转子，所述定子和转子分别与壳体和涡轮轴通过过度配合进行连接。
[0024]其中，所述涡轮组的上端和下端均设置第一扶正轴承，以对所述涡轮轴进行径向限位。
[0025]其中，所述涡轮轴的下段轴线处以及所述转子轴的轴线处设有贯通的流道，所述涡轮轴上设有与所述流道连通的四个径向均布的通孔，在所述通孔的入口处设置限流套，所述限流套的下端设置分流套，所述限流套与所述涡轮轴和所述分流套之间皆留有间隙供流体通过。
[0026]其中，所述涡轮轴上位于所述分流套下端设置推力轴承，以对所述涡轮轴进行轴向限位。
[0027]其中，所述转子轴的下端设置第二扶正轴承。
[0028]其中，所述壳体的顶部和底部分别螺纹连接上接头和下接头，以对所述动力短节和所述振动短节进行轴向限位。
[0029]为了进一步解释本实用新型的技术方法，下面结合附图进行阐述。
[0030]如图1-2所示，一种钻井提速装置，包括动力短节和振动短节，其中动力短节由上接头11、壳体10、第一扶正轴承8、涡轮轴6、涡轮组7、3个隔环5、限流套4、分流套3、推力轴承2组成，振动短节主要由下接头12、转子轴17、偏心转子16、螺母14、第二扶正轴承13组成。壳体1上端与上接头11通过螺纹连接，壳体1下端与下接头12通过螺纹连接的方式连接。祸轮轴6为变截面轴，其上端面制作有一字型槽，以便于组装，涡轮轴6上安装有涡轮组7，所述涡轮组7包括若干个涡轮，任意一个涡轮的定子和转子分别与壳体10和涡轮轴6通过过度配合进行连接与固定，涡轮组7两端安装有第一扶正轴承8，涡轮轴6的下断轴线处设有流道以及四个径向均布的通孔，在通孔的入口安装有限流套4，限流套4下端安装有分流套3，限流套4与涡轮轴6、分流套3皆留有间隙供流体通过，在分流套3的下端安装有推力轴承2。所述的第一扶正轴承8、涡轮组7、限流套4、分流套3通过隔环5进行限位并在调整壳体10的压紧作用下固定在壳体10的内部。涡轮轴6的下端有外螺纹，用于连接转子轴17，转子轴17的轴线处制作有流道，外壁面制作有一个凸台和键槽，凸台用于偏心转子16组的轴向限位，偏心转子16与转子轴17通过键连接，并通过螺母14进行固定。
[0031]转子轴17的下端台阶面安装有第二扶正轴承13。第二扶正轴承13与推力轴承2的共同作用下可以保证涡轮轴6与转子轴17自由转动，并且不产生轴向和径向位移。涡轮轴6在涡轮组7的驱动下产生转动，从而带动转子轴17旋转，转子轴17的旋转可以驱动偏心转子16转动。偏心转子16的转动可以作为振动源使本实用新型钻井提速装置产生周向振动，由于偏心转子16有多组，质量大，能产生较大的振动能量，从而可以引起与之相连的管柱产生共振。由于本实用新型的动力源为涡轮组7，转速高，能产生较高的振动频率。管柱的周向振动能有效改变管柱与井壁的接触情况，使管柱与井壁之间的摩擦系数得到降低。
[0032]为减少推力轴承2的失效，通过限流套4改变钻井液的流道，并在分流套3的配合作用下使少量钻井液流入推力轴承2，起到润滑作用。利用限流套4改变钻井液的流动方向，使钻井液经涡轮轴的径向通孔流入涡轮轴与转子轴的轴向流道中，能减弱钻井液对偏心转子转动的影响，提高偏心转子16的振动效率。该水力振荡器的径向振动频率高，不会对井壁产生破坏。
[0033]本实用新型可使管柱产生高频周向振动，使静摩擦变为动摩擦，有效减小管柱外壁与井壁的摩擦系数，使得钻头处能获得有效钻压，从而避免水平井及大斜度井的加压中因重力分力、浮力和摩擦力影响而造成的假加压问题。另外运用该工具使钻头能有效的剪切破碎地层，增大机械钻速;有效的消除粘滑现象，延长机械寿命。
[0034]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种钻井提速装置，包括位于上方的动力短节、与所述动力短节连接的、位于下方的振动短节以及容纳所述动力短节和振动短节的壳体，其特征在于，所述动力短节包括可轴向转动的涡轮轴，所述振动短节包括与所述涡轮轴螺纹连接的转子轴，所述转子轴的外壁面设有偏心转子。2.如权利要求1所述的钻井提速装置，其特征在于，所述动力短节还包括由若干个涡轮组成的涡轮组，所述涡轮组驱动所述涡轮轴和所述转子轴旋转。3.如权利要求2所述的钻井提速装置，其特征在于，任意一个所述涡轮包括定子和转子，所述定子和转子分别与壳体和涡轮轴通过过度配合进行连接。4.如权利要求3所述的钻井提速装置，其特征在于，所述涡轮组的上端和下端均设置第一扶正轴承，以对所述涡轮轴进行径向限位。5.如权利要求3所述的钻井提速装置，其特征在于，所述涡轮轴的下段轴线处以及所述转子轴的轴线处设有贯通的流道，所述涡轮轴上设有与所述流道连通的四个径向均布的通孔，在所述通孔的入口处设置限流套，所述限流套的下端设置分流套，所述限流套与所述涡轮轴和所述分流套之间皆留有间隙供流体通过。6.如权利要求5所述的钻井提速装置，其特征在于，所述涡轮轴上位于所述分流套下端设置推力轴承，以对所述涡轮轴进行轴向限位。7.如权利要求5所述的钻井提速装置，其特征在于，所述转子轴的下端设置第二扶正轴承。8.如权利要求5所述的钻井提速装置，其特征在于，所述壳体的顶部和底部分别螺纹连接上接头和下接头，以对所述动力短节和所述振动短节进行轴向限位。
【文档编号】E21B19/08GK205638230SQ201620310662
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】余长柏, 潘灵永, 钱伟强, 王杰, 李红
【申请人】中石化石油工程机械有限公司研究院