[发明专利]一种凸轮马达式水力振荡器

说明书

本发明涉及一种大位移井和水平井中帮助钻柱送进和有效施加钻压的凸轮马达式水力振荡器。它解决大位移井、水平井中钻柱与井壁摩擦阻力大，钻柱送进困难和难以向钻柱施加准确钻压的问题。其技术方案是：多级凸轮转子安装在转子主轴上，其长轴相位在周向方向依次相差30°；顶端定子短节、中间定子短节和底端定子短节安装在凸轮转子上，上定位环和下定位环将上述零件固定在转子主轴上；叶片分别安装在顶端定子短节、中间定子短节和底端定子短节的定位面的通槽内；主轴接头上部与转子主轴螺纹连接，主轴接头下端与动阀环过盈配合，套环一端与静阀环间隙配合，另一端与下接头螺纹连接；阀门壳体一端与下接头螺纹连接，另一端与定子壳体螺纹连接。

技术领域

本发明涉及一种在石油开采领域中，大位移井、水平井和其它结构复杂井中用于减小钻柱与井壁摩擦阻力，帮助钻柱送进和有效施加钻压的凸轮马达式水力振荡器。

背景技术

在石油开采领域中，大位移井、水平井、水平分支井和其他结构复杂井的数量不断增加，随着井眼水平段长度的不断增加，钻柱受到井壁施加的摩擦阻力也会不断增大，致使钻柱难以下入设计井深，并且在钻压和摩擦阻力的共同作用会发生挠曲变形。由于钻柱受到井壁摩擦阻力的作用，无法向钻头施加准确的钻压，严重影响钻进效率，一旦发生井下遇阻或着卡钻现象更是会对整个钻井过程产生重大影响。因此减小钻柱摩擦阻力，有效送进钻柱，向钻头准确施加钻压是大位移井、水平井、水平分支井和其他结构复杂井钻井技术的一个核心问题。

水力振荡器是减小钻柱摩擦阻力的主要工具，该工具通过钻井液的水击作用向钻柱施加周期性的轴向振动，有效减小钻井过程中钻柱与井壁的摩擦阻力，提高钻井破岩效率。现有的水力振荡器主要由动力总成和阀门总成构成，动力总成由橡胶定子和单螺杆转子组成，动力总成工作寿命低，国内使用的水力振荡器寿命平均只有一百多个小时，严重制约了水力振荡器的发展。

发明内容

本发明的目的是：为了改善目前单螺杆水力振荡器使用寿命短，无法满足长时间钻井作业要求的问题，特提供一种凸轮马达式水力振荡器。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明一种凸轮马达式水力振荡器，是由动力总成和阀门总成组成；动力总成主要包括：上接头、主轴顶环、上定位环、顶端定子短节、定子壳体、叶片、凸轮转子、中间定子短节、转子定位销、螺钉、叶片弹簧、转子主轴、底端定子短节、定子隔环、下定位环、主轴底环、上定子定位销、下定子定位销；阀门总成主要包括：主轴接头、阀门壳体、动阀环、静阀环、套环、碟簧、限位套、衬套、下接头；其结构特征是：所述上接头与减震器螺纹连接，所述下接头与钻柱连接；所述动力总成的定子壳体与所述阀门总成的阀门壳体螺纹连接。

进一步，所述转子主轴上安装有六级凸轮转子，所述转子主轴中段上设置有六排半圆形凹槽，所述转子定位销安装在所述转子主轴上设置的六排半圆形凹槽中，所述转子主轴与凸轮转子用转子定位销周向定位，相邻凸轮转子长轴夹角为30°；所述底端定子短节安装在最下端凸轮转子上，所述中间定子短节安装在中间四个凸轮转子上，所述中间定子短节下端凹槽III与所述底端定子短节上端凸肩II配合；所述顶端定子短节安装在顶端凸轮转子上，所述顶端定子短节下端凹槽II与第一级中间定子短节上端凸肩I配合。

进一步，所述顶端定子短节设置有4个定位面I，其中两个相对定位面I上设置有半圆形凹槽I，另两个相对定位面I上开有通槽I；所述中间定子短节外壁都设置有4个定位面II，其中两个相对定位面II上开有通槽II；所述底端定子短节设置有4个定位面III，其中两个相对的定位面III上设置有通槽II，所有通槽处在同一平面；所述顶端定子短节上端凹槽I与所述上定位环下端凸台I配合；所述底端定子短节下端凹槽IV与所述下定位环上端凸台II配合。

进一步，所述底端定子短节下端装有定子隔环；所述主轴底环中心设置有通孔，所述主轴底环的中心通孔表面镶有硬质合金层；所述转子主轴下部表面镶有硬质合金层，所述主轴底环套入转子主轴下部；所述主轴底环与所述转子主轴下部采用间隙配合。