专利名称：一种钻柱轴向振荡工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在定向井、水平井、大位移井钻进中用于提高水平段延伸钻进能力的钻柱轴向振荡工 具。
背景技术：
随着勘探开发进程的不断深入，定向井、水平井、大位移井所占的比例越来越大。 长水平段钻井技术在国内外得到广泛应用，主要得益于其较好的投入产出比。目前，国外水平井钻井成本已降至直井的1. 2 2倍，而产量则是直井的4 8倍。水平井技术作为一项有潜力的新技术，主要有以下优势恢复老井产能、开发复杂类型油气藏、有利于勘探开发评价、有利于环境保护。大位移井技术是随着随钻测量钻井技术、地质导向钻井技术、闭环钻井技术的发展而新兴的一种钻井技术，已基本成为开发滩海和海上油气资源的重要手段。目前，国外已经钻成了水平位移超万米的大位移井，而国内依靠自身力量只能完成水平位移约4000m的大位移井。在水平井与大位移井的钻井过程中，由于摩擦阻力大，使得钻井效率低、钻井周期长、钻井成本高，这成为制约水平井和大位移井发展的主要瓶颈。在现场实践中，由于管柱的摩阻扭矩太大，可能出现以下情况机械钻速明显变低；钻具不能上起或发生断钻具事故；达不到井身轨迹的设计要求，目的层中靶率低。连续管钻井开始于上世纪90年代，到目前为止，全世界使用连续管钻井7000余口，且每年增加750 850 口，在定向井、水平井和大位移井中的应用越来越广泛。但由于连续管尺寸小柔度大，传递钻压能力差，因而造成其钻水平段进尺有限，限制了该技术的应用。减少水平段中钻柱的前行摩擦阻力，是确保水平井或大位移井延伸钻进长水平段的关键。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述难点，提高水平井或大位移井的延伸钻进能力，特提出一种用于水平井或大位移井的钻柱轴向振荡工具。该工具通过消耗钻井液水马力，形成高频的流体冲击载荷，作用于钻柱上，从而减少钻柱在水平段遇到的摩擦阻力，提高水平段延伸钻进能力。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种钻柱轴向振荡工具，是由两部分组成定转子单元14和阀单元15，所述定转子单元14由定子壳体2、定子橡胶3和转子4组成；阀单元15由阀壳体5、阀体8、阀体螺母7、阀座10、阀座螺母11、阀座支撑体 12、阀座密封件9组成，其特征是定子壳体2内壁硫化有定子橡胶3，定子橡胶3与转子4 形成密封腔，转子4下端开有流道斜孔6，阀体8通过阀体螺母7固定于转子4下端；阀座 10通过阀座螺母11连接于阀座支撑体12上，阀座10和阀座螺母11之间装有阀座密封件 9，阀座支撑体12通过螺纹连接于阀壳体5内部；阀座10和阀体8相配合且始终紧贴，随转子4运动形成阀单元15的开或闭，阀孔16直径小于阀体8运动距离的一半；阀壳体5与定子壳体2通过螺纹连接；工具可通过上端螺纹1和下端螺纹13分别与其它钻具相连。本实用新型具有的有益效果是(1)轴向振动能力强、结构简单、安全，能够提高定向井、水平井和大位移井水平段的延伸钻进能力；(2)如果将工具安放在近钻头附近，可以提高机械钻速，工具的高频轴向振荡可以减少钻头的轴向振动强度，提高钻头与岩石的均勻接触时间，从而提高机械钻速；(3)轴向振荡可以有效破坏水平段已形成的岩屑床，并能预防卡钻。
图1是本实用新型一种钻柱轴向振荡工具的结构示意图。图2是本实用新型一种钻柱轴向振荡工具的定转子单元横剖图。图3是本实用新型一种钻柱轴向振荡工具的阀单元工作曲线示意图。图中1.振荡器上端螺纹；2.定子壳体；3.定子橡胶；4.转子；5.阀壳体；6.流道斜孔；7.阀体螺母；8.阀体；9.阀座密封件；10.阀座；11.阀座螺母；12.阀座支撑体； 13.振荡器下端螺纹；14.定转子单元；15.阀单元；16.阀孔。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，一种钻柱轴向振荡工具，是由两部分组成定转子单元 14和阀单元15，所述定转子单元14由定子壳体2、定子橡胶3和转子4组成；阀单元15由阀壳体5、阀体8、阀体螺母7、阀座10、阀座螺母11、阀座支撑体12、阀座密封件9组成，其特征是定子壳体2内壁硫化有定子橡胶3，定子橡胶3与转子4形成密封腔，转子4下端开有流道斜孔6，阀体8通过阀体螺母7固定于转子4下端；而阀座10通过阀座螺母11连接于阀座支撑体12上，阀座10和阀座螺母11之间装有阀座密封件9，阀座支撑体12通过螺纹连接于阀壳体5内部；阀座10和阀体8相配合且始终紧贴，随转子4运动形成阀单元15 的开或闭，阀孔16直径应小于阀体8运动距离的一半，利用转子4的运动使阀体8和阀座 10流道的重合面积变化，钻柱内流体动力也随之变化，产生流体脉冲，均勻地提供给钻杆或钻头，从而达到减少摩擦阻力以及延长水平段钻进能力的目的；阀壳体5与定子壳体2通过螺纹连接；一种钻柱轴向振荡工具可通过振荡器上端螺纹1和振荡器下端螺纹13分别与其它钻具相连。该工具能够提高水平井、大位移井钻进时钻压的传递效率，减少水平段钻具前行钻进的摩擦阻力。
权利要求1.一种钻柱轴向振荡工具，是由两部分组成定转子单元(14)和阀单元(15);所述定转子单元(14)由定子壳体(2)、定子橡胶(3)和转子(4)组成；阀单元(15)由阀壳体(5)、 阀体(8)、阀体螺母(7)、阀座(10)、阀座螺母(11)、阀座支撑体(12)、阀座密封件(9)组成， 其特征在于定子壳体(2)内壁硫化有定子橡胶(3)，定子橡胶(3)与转子(4)形成密封腔， 转子(4)下端开有流道斜孔(6)，阀体(8)靠阀体螺母(7)固定于转子(4)下端；阀座(10) 通过阀座螺母(11)连接于阀座支撑体(12)上，阀座支撑体(12)通过螺纹安装在阀壳体(5) 内部；阀座(10)和阀体(8)相配合，随转子(4)运动形成阀单元(15)的开或闭；阀壳体(5) 与定子壳体(2)通过螺纹连接；钻柱轴向振荡工具可通过振荡器上端螺纹(1)和振荡器下端螺纹(13)与其它钻具相连。
2.根据权利要求1所述的一种钻柱轴向振荡工具，其特征在于阀体(8)和阀座(10) 始终紧贴。
3.根据权利要求1和2所述的一种钻柱轴向振荡工具，其特征在于阀孔(16)直径应小于阀体(8)运动距离的一半。
4.根据权利要求1所述的一种钻柱轴向振荡工具，其特征在于阀座(10)和阀座螺母 (11)之间装有阀座密封件(9)。
专利摘要本实用新型涉及一种在定向井、水平井、大位移井钻进中用于提高水平段延伸钻进能力的钻柱轴向振荡工具。其技术方案是所述钻柱轴向振荡工具由定转子单元和阀单元两部分组成。定子内壁粘结有定子橡胶，定子橡胶与转子形成密封腔，转子下端开有流道斜孔，阀体通过阀体螺母固定于转子下端；阀座通过阀座螺母连接于阀座支撑体上，阀座支撑体通过螺纹安装在阀壳体内部；阀座和阀体相配合，随转子运动形成阀的开闭；阀壳体与定子壳体通过螺纹连接。本实用新型具有轴向振动能力强、结构简单、安全等优点，能够提高定向井、水平井和大位移井水平段的延伸钻进能力。
文档编号E21B28/00GK202152635SQ20112027635
公开日2012年2月29日 申请日期2011年8月1日 优先权日2011年8月1日
发明者祝效华, 童华, 贾彦杰 申请人:西南石油大学