[发明专利]一种水力振荡器轴向振荡模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种水力振荡器轴向振荡模块，属石油天然气钻探类井下工具技术领域。

背景技术

在水平井钻井过程中，钻具在井眼曲率较大的井段，或在过长水平段会产生较大摩阻，托压现象严重，无法有效施加钻压。摩阻大、托压问题不仅严重影响水平井的机械钻速，同时也容易引起粘卡等井下复杂事故的发生，因此，必须采用有效的措施来降低摩擦力，方法之一是采用水力振荡器，使钻柱在轴线方向上产生一定频率和振幅的蠕动，将静摩擦力转变为动摩擦力，减少管柱与井壁之间的摩阻，防止托压的产生。

目前常用的水力振荡器结构包括轴向振荡机构和动力总成，以钻井液作为动力源，通过动力总成将液体能量转变为机械能，并伴生周期性变化的高频压力脉冲，所产生的压力脉冲作用于轴向振荡机构，使其产生轴向高频蠕动。

现有技术中，水力振荡器所使用的轴向振荡机构，碟簧腔和活塞密封腔是独立的，导致其结构较为复杂。

CN 103696693 A公布了一种钻井用水力振荡器，用于解决水平井钻井中，存在的钻具磨阻大影响钻进速度以及钻具托压的问题，其结构包括轴向振荡机构和动力总成。轴向振荡机构包括接头、碟簧、壳体和活塞，接头套装在壳体后部，碟簧卡接在壳体与接头之间，活塞设置在壳体前端。动力总成包括上接头、定子、转子、上阀片、下阀片和下接头，转子设置在定子内部并且能够在定子中转动，定子一端通过上接头与轴向振荡机构连接，另一端通过下接头与钻具相连，上阀片与转子相连，下阀片固定连接在上阀片下方的定子内部，上阀片设置一个偏心孔，下阀片上设置一个中心孔。该发明在水平井钻井过程中，能够产生一定的振荡频率，从而达到减少钻具在水平井钻井过程中产生的磨阻，并达到提高钻井效率的效果。

发明内容

本发明的目的在于简化水力振荡器的轴向振荡机构，而提出一种水力振荡器轴向振荡模块。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括中心轴、上接头、壳体、碟簧座、旋杆、碟簧、卡块和螺钉。所述中心轴上端与常规钻具连接，下端与所述碟簧座连接；所述上接头的上端套装与中心轴上，下端通过螺纹与壳体连接；所述壳体内腔上部设有台阶，壳体3下端与水力振荡器的动力模块连接；所述壳体内依次设置所述卡块、碟簧、碟簧座和旋杆，所述螺钉位于上接头上。

所述中心轴的轴身呈阶梯状，轴身设有密封圈沟槽及卡块槽，所述卡块槽用以安装卡块。

所述中心轴与壳体、碟簧座之间设有碟簧腔，中心轴与上接头、壳体之间设有间隙连通碟簧腔。

所述上接头可在中心轴台阶与卡块之间自由滑动，接头上设有内台阶及注油孔，所述注油孔通过螺钉进行封堵。

所述碟簧为成对使用的多对碟簧，套装与所述碟簧腔内。

所述碟簧座下端与旋杆连接，座体外缘设有密封圈沟槽。

所述的旋杆上端与碟簧座连接，下端为四方结构。

本发明的有益效果：

(1)本发明简化了水力振荡器轴向振荡机构，提出一种水力振荡器轴向振荡模块；

(2)本发明与水力振荡器动力模块连接，在水平井钻井过程中沿轴向产生一定频率和振幅的蠕动，将钻柱与井壁之间的静摩擦转变为动摩擦，减少磨阻，缓解托压现象。

附图说明

图1为本发明实施的主视图；

图中：1-中心轴；2-上接头；3-壳体；4-碟簧座；5-旋杆；6-碟簧；7-卡块；8-螺钉。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明包括中心轴1、上接头2、壳体3、碟簧座4、旋杆5、碟簧6、卡块7和螺钉8。所述中心轴1上端与常规钻具连接，下端与所述碟簧座4连接；所述上接头2的上端套装与中心轴1上，下端通过螺纹与壳体3连接；所述壳体3内腔上部设有台阶，壳体3下端与水力振荡器的动力模块连接；所述壳体3内依次设置所述卡块7、碟簧6、碟簧座4和旋杆5，所述螺钉8位于上接头2上。

所述中心轴1的轴身呈阶梯状，轴身设有密封圈沟槽及卡块槽，所述卡块槽用以安装卡块7。

所述中心轴1与壳体3、碟簧座4之间设有碟簧腔，中心轴1与上接头2、壳体3之间设有间隙连通碟簧腔。

所述上接头2可在中心轴台阶与卡块7之间自由滑动，接头上设有内台阶及注油孔，所述注油孔通过螺钉8进行封堵。

所述碟簧6为成对使用的多对碟簧，套装与所述碟簧腔内。

所述碟簧座4下端与旋杆5连接，座体外缘设有密封圈沟槽。

所述的旋杆5上端与碟簧座4连接，下端为四方结构。

工作前，将本发明上接头2套装于中心轴1上，确保中心轴1台阶贴紧上接头2内腔台阶以露出中心轴上的卡块槽，将卡块7装于卡块槽内后，将外壳3通过螺纹与上接头2进行连接以构成碟簧腔，将碟簧6装入碟簧腔内。装完碟簧6之后，将碟簧座4与旋杆5进行连接，连接完毕之后接于中心轴1下端压紧碟簧6，密封碟簧腔，润滑油通过上接头2上的注油孔注入中心轴1与上接头2、壳体3之间的间隙，使其流入碟簧腔，注油完毕后通过螺钉8进行封堵。工作时，将本发明上端通过螺纹与常规钻具连接，下端通过螺纹与水力振荡器的动力模块连接，当钻井液通过中心轴1进入所述动力模块时，液体能量将转变为机械能，并伴生周期性变化的高频压力脉冲，所产生的压力脉冲作用于本发明碟簧座4的下表面。高压时，钻井液推动下部钻具连同壳体3、上接头2下行，此时壳体3内腔上部台阶将压缩碟簧6蓄积能量，与此同时碟簧腔体积缩小，碟簧腔内的润滑油受挤压等体积进入至中心轴1与上接头2和壳体3之间的间隙。低压时，碟簧6蓄积的能量作用于壳体3内腔上部台阶，推动壳体3连通上接头1及下部钻具上行，此时碟簧腔体积增大，储存于中心轴1与上接头2和壳体3间隙的润滑油再次等体积进入碟簧腔，如此反复形成轴向高频蠕动。