[实用新型]一种用于定向钻井作业的水力振荡器

说明书

本实用新型公开了一种用于定向钻井作业的水力振荡器，由动力短节和振动短节组成：其中动力短节包括动力外壳、轴承、转轴、叶片、连接架、旋转筒和活塞；振动短节包括滑套、滑轴、连接套和碟簧。本实用新型的优点在于采用旋转筒结构直接推动振动短节进行周期性往复振动，相对于传统利用水压变化的驱动方式，振荡频率减缓，且振荡幅度和周期更加稳定，有效避免了高频振动对井下高精密仪器的影响，保证钻具整体的工作稳定性；另外，本实用新型在使用时钻井液不会冲蚀水力振荡器的易损部件，包括滚轮、碟簧等，振荡器的使用寿命得到有效延长。

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体涉及一种用于定向钻井作业的水力振荡器。

背景技术

在定向钻井作业过程中,钻具组合或钻杆与井壁接触,造成钻具和井壁之间摩擦阻力较大，使钻压传递过程中损耗增大、钻进效率降低；随着井眼水平段加长，出现脱压、粘连、丢失工具现象越来越多，从而大大限制了钻进速度，制约了水平段长度的延伸，因此如何减小阻力、实现快速钻进和提高井水平段长度已成为业界关注的焦点。而水力振荡器在水力的作用下，可以产生沿钻具组合或者钻杆轴线方向上的振动，该振动可有效的改变轴向荷载的转换、降低摩擦阻力，有效传递稳定的钻压，从而有效解决钻具与井壁之间的摩擦阻力，防止钻具脱压，提高钻进速度，特别是有螺杆的滑动钻进过程中，可保护钻头提高机械钻速和钻头的进尺，缩短钻井周期，减少钻头的起下钻次数及卡钻的风险。

传统水力振荡器是由振动短节和动力短节组成，当钻井液经过动力短节时，驱动螺杆旋转，螺杆末端固定阀盘的过流孔设置在中心，与有偏心过流孔的振荡阀盘紧密配合，由于转子旋转，2个阀盘的过流孔发生周期性交错与重合，使工具下端过流面积发生周期性变化，导致工具上部压力产生周期性变化，形成脉冲压力。当压力升高时，钻井液压力推动活塞和芯轴压缩碟簧，芯轴伸出；而当压力降低时，芯轴回到原位，这样脉冲压力就引起了振动短节的轴向振动，改变钻柱与井壁的摩擦条件，达到降低摩阻和提速的目的。

然而，传统水力振荡器的振荡方式存在以下缺陷：由于钻井液流走或者积压的过程均是循序渐进的，但是过流面积变化右较快，所以使得内部水压变化周期过短，导致振荡频率较快，振荡幅度小且不稳定，这容易影响井下高精密仪器的正常工作，例如对MWD的测量产生影响，导致仪器无信号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于定向钻井作业的水力振荡器，其解决了传统水力振荡器振荡频率太快、振荡幅度小且不稳定的缺陷。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于定向钻井作业的水力振荡器，由动力短节和振动短节组成：

所述动力短节包括动力外壳、轴承、转轴、叶片、连接架、旋转筒和活塞，所述转轴通过轴承活动连接在动力外壳内，所述叶片均匀布置在转轴上，所述旋转筒通过连接架安装在转轴的顶端，旋转筒由外筒和内筒粘接组成，所述内筒的高度大于外筒高度，且外筒的顶部端面设为起伏结构，所述活塞设在动力外壳的内壁上，且活塞的内侧与旋转筒的外筒紧密接触；

所述振动短节包括滑套、滑轴、连接套和碟簧，所述滑套连接在动力外壳的端部，所述滑轴活动设在滑套内部，所述连接套一端固定连接于滑轴上，另一端紧贴于旋转筒的内筒外壁，且在该端头设有支撑杆，所述支撑杆上设有滚轮，所述滚轮压在旋转筒的外筒顶部端面，所述碟簧一端连接于滑套，另一端连接于连接套。

进一步改进在于，所述外筒顶部端面上与筒心对称的任意两个点的高度相等，所述支撑杆和滚轮有两组，且对称设在连接套的端头。

进一步改进在于，所述外筒顶部端面的起伏结构由半径相等的外凸半圆弧面和内凹半圆弧面交替连接组成。

进一步改进在于，所述连接架为十字型结构或者三叉结构。