固井用振动短节的制作方法

本发明涉及油井固定作业技术领域，是固井用振动短节。

背景技术：

在油井固定作业技术中，进行传统固井作业时，当水泥浆由管内顶替到管外时，水泥浆可能发生沉降或管外钻井液顶替不干净，导致水泥胶结质量差，不仅增加了施工后续的补救费用，又延长了完井时间，不利于后期施工，将带来安全隐患。

技术实现要素：

本发明提供了固井用振动短节，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有传统回接插入工具固井时存在的费时费力、施工效率较低、存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：固井用振动短节，包括管接头、芯轴、上孔板、挡板、叶轮、偏心凸轮和引鞋头，管接头内部设有芯轴，芯轴中部外侧设有第一环台，在第一环台下方设有直径小于第一环台的第二环台；管接头上部内壁设有上环台，管接头上部内侧套装有上孔板，上孔板上端外侧抵于上环台下端，上孔板的中部设有上中心孔，芯轴上端穿出上中心孔并位于上中心孔的上方，上中心孔与芯轴之间设有能使芯轴相对上孔板自由转动且能限制上孔板下行的上限位部件，芯轴上部固定安装有能随芯轴转动的并位于上限位部件下方的叶轮，叶轮的下端座在第一环台上；管接头中部内壁设有下环槽，管接头中部内侧设有套装在第二环台外侧的挡板，挡板上端外侧抵于下环槽上端，挡板中部设有下中心孔，芯轴下端穿出下中心孔并位于下中心孔下方，下中心孔与芯轴之间设有能使芯轴相对挡板自由转动且能限制挡板上行的下限位部件，芯轴下部固定安装有能随芯轴转动的偏心凸轮，偏心凸轮的上端抵于第二环台的下端，芯轴的下端固定安装有限制偏心凸轮下行的限位环；在上孔板上设有板循环孔，在管接头中部设有位于上孔板与挡板之间的管循环孔；引鞋头上部外侧与管接头下部内侧固定安装在一起，引鞋头上端与挡板下端接触限位。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述上限位部件可包括上压帽、深沟球轴承和上垫环，芯轴的上端通过螺纹连接有上压帽，上压帽的下方有上垫环，对应上压帽与上垫环之间位置的芯轴外侧设有位于上孔板内侧的深沟球轴承，上中心孔上部内侧设有上中心孔环台，深沟球轴承上端位于上中心孔环台下方；下限位部件为推力轴承，推力轴承抵于第一环台下方并套装在第二环台上，推力轴承下端与挡板安装在一起。

上述挡板上端面可设有位于推力轴承与管接头内壁之间的挡板台阶。

上述上孔板上可沿圆周均布有至少四个直径不小于20mm的板循环孔，管接头中部外侧沿圆周均布有至少四个直径不小于20mm的管循环孔。

上述叶轮可包括叶片和轮毂，叶片呈倾斜状圆周均布在轮毂上且旋向一致，叶片至少有六个且叶片与水平面的夹角为30度到60度之间。

上述芯轴上部外侧可设有上限位键，叶轮内侧设有能与上限位键相配合的叶轮键槽，芯轴中部外侧设有下限位键，偏心凸轮内侧设有能与下限位键相配合固定的偏心凸轮键槽。

上述限位环可与芯轴下端通过螺纹连接在一起。

上述引鞋头可与管接头通过螺纹连接在一起。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过将顶替液注入管接头内，在顶替液的推动作用下，通过叶轮与偏心凸轮组合设计，使本发明发生振动并带动下部管串发生振动，使水泥浆分布均匀，防止水泥浆发生沉降，有利于水泥浆胶结良好，对后续现场施工起到作用。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视局部剖视结构示意图。

附图2为附图1中a-a处的剖视结构示意图。

附图3为附图1中b-b处的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为管接头，2为芯轴，3为上孔板，4为挡板，5为叶轮，6为偏心凸轮，7为引鞋头，8为第一环台，9为第二环台，10为上环台，11为上中心孔，12为下环槽，13为下中心孔，14为限位环，15为板循环孔，16为管循环孔，17为上压帽，18为深沟球轴承，19为上垫环，20为上中心孔环台，21为推力轴承，22为挡板台阶，23为上限位键，24为叶轮键槽，25为下限位键，26为偏心凸轮键槽。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该固井用振动短节包括管接头1、芯轴2、上孔板3、挡板4、叶轮5、偏心凸轮6和引鞋头7，管接头1内部设有芯轴2，芯轴2中部外侧设有第一环台8，在第一环台8下方设有直径小于第一环台8的第二环台9；管接头1上部内壁设有上环台10，管接头1上部内侧套装有上孔板3，上孔板3上端外侧抵于上环台10下端，上孔板3的中部设有上中心孔11，芯轴2上端穿出上中心孔11并位于上中心孔11的上方，上中心孔11与芯轴2之间设有能使芯轴2相对上孔板3自由转动且能限制上孔板3下行的上限位部件，芯轴2上部固定安装有能随芯轴2转动的并位于上限位部件下方的叶轮5，叶轮5的下端座在第一环台8上；管接头1中部内壁设有下环槽12，管接头1中部内侧设有套装在第二环台9外侧的挡板4，挡板4上端外侧抵于下环槽12上端，挡板4中部设有下中心孔13，芯轴2下端穿出下中心孔13并位于下中心孔13下方，下中心孔13与芯轴2之间设有能使芯轴2相对挡板4自由转动且能限制挡板4上行的下限位部件，芯轴2下部固定安装有能随芯轴2转动的偏心凸轮6，偏心凸轮6的上端抵于第二环台9的下端，芯轴2的下端固定安装有限制偏心凸轮6下行的限位环14；在上孔板3上设有板循环孔15，在管接头1中部设有位于上孔板3与挡板4之间的管循环孔16；引鞋头7上部外侧与管接头1下部内侧固定安装在一起，引鞋头7上端与挡板4下端接触限位。在固井过程中，管接头1上端注入顶替液，顶替液流经上孔板3，通过上孔板3上设有的板循环孔15流向叶轮5，叶轮5在顶替液的推动作用下旋转，叶轮5使芯轴2旋转，芯轴2旋转带动下方偏心凸轮6，由于偏心凸轮6质量分布不均匀，使本发明发生高频低幅的振动，顶替液从管接头1中部设有的管循环孔16流入，经过叶轮5，由于管循环孔16位于挡板4的上方，从而顶替液因挡板4的封堵，可使顶替液加速从管循环孔16流出。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过叶轮5转动使芯轴2旋转，通过芯轴2旋转带动偏心凸轮6，通过偏心凸轮6使振动装置发生高频低幅的振动，通过振动装置的振动带动管串发生振动，使水泥浆分布均匀，提高水泥浆胶结质量，可以达到良好的固井质量。

可根据实际需要，对上述固井用振动短节作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，上限位部件包括上压帽17、深沟球轴18承和上垫环19，芯轴2的上端通过螺纹连接有上压帽17，上压帽17的下方有上垫环19，对应上压帽17与上垫环19之间位置的芯轴2外侧设有位于上孔板3内侧的深沟球轴承18，上中心孔11上部内侧设有上中心孔环台20，深沟球轴承18上端位于上中心孔环台20下方；下限位部件为推力轴承21，推力轴承21抵于第一环台8下方并套装在第二环台9上，推力轴承21下端与挡板4安装在一起。通过上限位部件对上孔板3、叶轮5和芯轴2的限位，下限位部件对挡板4和芯轴2的限位，可使本发明工作时更加稳定。

如附图1所示，挡板4上端面设有位于推力轴承21与管接头1内壁之间的挡板台阶22。在固井过程中，通过挡板台阶可使旋转且被顶替液冲击的挡板4进行限位，以及避免推力轴承21左右剧烈晃动，从而使本发明工作时更加稳定。

如附图1、3所示，上孔板3上沿圆周均布有至少四个直径不小于20mm的板循环孔15，管接头1中部外侧沿圆周均布有至少四个直径不小于20mm的管循环孔16。板循环孔15和管循环孔16可使控制顶替液流量，板循环孔15使顶替液流向叶轮5后，叶轮5转动的更加平稳，管循环孔16使顶替液流出更加平稳，增加管循环孔16的数量，通过挡板4对顶替液的向管接头1下部流动的封堵，可加快顶替液从管接头1内排出，从而使叶轮5和偏心凸轮6的转动更快，因此增强管串的振动，提高水泥浆胶结质量。

如附图1、2所示，叶轮5包括叶片和轮毂，叶片呈倾斜状圆周均布在轮毂上且旋向一致，叶片数量至少为六个且叶片与水平面的夹角为30度到60度之间。在使用过程中叶片可控制顶替液的流速，使叶轮5转动的更加平稳，在叶轮5旋转的过程中，管接头1内顶替液发生紊流，紊流态的顶替液在顶替钻井液过程中有很好的冲刷作用，有利于更好地清洗环形空间，从而使水泥浆胶结良好，有助于后续现场施工。

如附图1、2、3所示，芯轴2上部外侧设有上限位键23，叶轮5内侧设有能与上限位键23相配合的叶轮键槽24，芯轴2中部外侧设有下限位键25，偏心凸轮6内侧设有能与下限位键25相配合固定的偏心凸轮键槽26。通过上限位键23与叶轮键槽24的配合，使叶轮5与芯轴2旋转时更加稳定，通过下限位键25与偏心凸轮键槽26的配合，使偏心凸轮6与芯轴2旋转时更加稳定。

如附图1所示，限位环14与芯轴2下端通过螺纹连接在一起。通过螺纹连接便于限位环14从芯轴2下端拆卸。

如附图1所示，引鞋头7与管接头1通过螺纹连接在一起。通过螺纹连接便于引鞋头7从管接头1上拆卸。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。