[实用新型]一种水力振荡器阀板结构

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种在大斜度井、水平井等复杂结构井开采中有效增加钻头钻压以提高钻速和开采效率的水力振荡器阀板结构。 

背景技术

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进和井下动力工具滑动钻进两种钻进方式。由于这些复杂结构沿程水力损耗增大,井底钻头可用水马力相当低,一般都是靠钻柱自身重量向钻头施加钻压破碎岩石。然而在大斜度井、大位移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，其存在的主要问题是： 

1、由于井斜较大，钻柱自身重量在井眼方向的分量小或近似为零，很难满足预先设计的钻压；

2、水平井中，由于钻柱自身重量对井壁的正压力大，增大了钻具在井壁上的摩阻，从而制约了向钻头上施加有效的钻压；

3、对于水平井，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；

4、对于复合钻进、尤其是在井下动力工具滑动钻进过程中,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及钻井周期。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种便于向钻头有效施压、提高钻井效率，并且有效防止钻进过程中跳钻、托压和粘卡的水力振荡器阀板结构，以便于提高大斜度井和水平井的钻井效率。 

本发明的目的是这样实现的，一种水力振荡器阀板结构，包括水力振荡器，所述水力振荡器上端与钻杆连接，水力振荡器包括依次密封连接的上接头、定子、外壳和下接头，所述定子内套设有转子，所述转子下端连接有阀板结构，所述阀板结构包括阀体、动阀板和定阀板，所述阀体上端通过传动部件与转子同步连接，所述定子与转子之间设有便于液流通过的环空，所述阀体设有与环空连通的阀腔，所述动阀板密封嵌装在阀腔下侧内部并与阀体同步转动，所述定阀板固定嵌装在下接头上端，所述动阀板与定阀板的相对面贴紧配合连接，所述动阀板与定阀板上分别设有大于半圆的扇形通道。 

本发明的水力振荡器阀板结构，使用中，上部通过上接头与钻杆连接，下部通过下接头与钻柱及钻头连接，工作中，钻杆内的高压液体驱动转子旋转，并将压液能转换为机械能，转子通过传动部件带动阀体及动阀板同步转动，同时动阀板沿与定阀板的贴紧面转动过程中，两者的扇形通道相互重叠连通，其重叠面积从大向小，再从小到大周期性变化，使高压液流的流通面积也周期性变化，使阀体上部的液流压力周期性的变化，产生水力脉冲振荡，从而实现对井下钻头的脉冲加压，为井下钻头提供真实有效的加压，以提高钻井效率。本发明的水力振荡器阀板结构上部连接的钻杆延伸至井口通过转盘固定，下部连接的杆柱未端连接钻头。当动阀板与定阀板的扇形通道最大重合、过流截面为完全重合的扇形通道的截面，液流通过时压降最小，流体的流动方向是偏向扇形开口一面的偏方向流动；由于流体偏方向运动时，在动阀板与定阀板处产生一个径向分力，此时，整个钻具、水力振荡器及钻柱相当于一个简支梁，转盘与钻头为简支梁两头的支点，简支梁在阀板结构的动阀板与定阀板液流通道流通面积周期变化下产生水力振荡，并在径向分力的作用下产生径向弯曲变形；当动阀板与定阀板的扇形通道最小重合，过流截面积呈对称的哑铃形时，压降最大，流体的流动方向是沿哑铃开口方向对称流动，此时，径向分力消失钻具、水力振荡器及钻柱在弹性恢复力的作用下，恢复原状；这种周期性的变化可防止整个钻具及钻柱发生粘卡现象，同时还可防止钻井液携带岩屑时的岩屑沉淀现象发生。 

为保证动阀板与定阀板贴紧面的紧密配合，所述动阀板与定阀板的配合贴紧面为光滑的镜面。 

为提高动阀板与定阀板的耐磨性能，所述动阀板与定阀板的材质为YG8硬质合金。 

为保证水力脉冲振荡的强度，所述转子与定子环空的流通截面积为S，所述扇形通道的截面积也为S。 

为便于实现转子与阀体的传动连接，所述转子偏心设置于定子内，所述传动部件包括转子下端外壳内依次连接的万向轴上接头、万向轴和万向轴传动杆，所述万向轴传动杆下端外周与外壳通过滑动轴承部件滑动密封连接，所述外壳下端内壁与下接头螺纹密封连接，所述万向轴传动杆下端与阀体通过花键传动连接。