[发明专利]一种圆柱凸轮式减阻工具

说明书

本发明涉及的是一种圆柱凸轮式减阻工具,它的外壳接头下端连接下接筒，分流器固定在外壳接头上，涡轮连接分流器，涡轮下端固定连接圆柱凸轮；上阀片套装并固定在圆柱凸轮外，下阀片套置在圆柱凸轮外并卡在下接筒上，下阀片与外壳接头过盈配合，推杆的下部为圆柱体，圆柱体的上端对称设置两个推块，每个推块上均设置连接孔，两个推块伸入到圆柱凸轮外，推杆通过连接钉连接在圆柱凸轮上，连接钉一端穿过连接孔伸入到运动凹槽中；推杆底部与传动套上部通过螺纹连接，传动套下端从下接筒穿出并与下接头上部通过螺纹连接，传动套开有进液孔。本发明产生高频轴线振动与稳定的脉冲射流，可以提高机械钻速，降低阻尼，能有效降低钻井成本。

技术领域

本发明涉及的是石油工程、采矿工程、岩土工程等领域所使用的钻井辅助高效破岩工具，具体涉及一种圆柱凸轮式减阻工具。

背景技术

随着油气能源使用的逐步增多，勘探技术的进步，油气井深度不断的增加，深井、超深井、水平井数目也随之增加。我国未来的开发重点之一是4500米以下的深部地层。在水平井、大位移井、深井、超深井等复杂井中，存在着机械钻速低，破岩效率低等问题，使得钻井成本大大提高。为了降低成本，满足新的钻井条件的要求，高效辅助破岩设备就显得格外重要。

针对水平井、大位移井、深井、超深井等复杂井钻进过程中存在的机械钻速低，破岩效率低等问题，大量实验表明：振动可以将静摩擦转变为动摩擦，从而使摩擦副之间的摩擦系数降低，因此将振动减阻技术应用于水平井、大位移井、深井、超深井，以提高机械钻速，破岩效率，是研究的一个重要方向。

目前，水力振动减阻工具主要使用螺杆马达驱动和弹簧复位的方式。公告号为CN207245619U的中国实用新型专利采用了螺旋定子与螺旋转子进行驱动，公开号为CN111395967A的中国发明专利申请采用了螺杆马达方式进行驱动，公告号为CN207245619U的中国实用新型专利采用蝶形弹簧进行复位和轴向振动，公开号为CN111425157A中国发明专利申请使用附壁弹簧进行复位和轴向振动。

螺杆驱动法有效率高、径向冲击动量很大等优点，但加工难度大，所以造价很高。通过弹簧进行复位和脉冲振动的方式具有加工简单，等优点，但是具有能量损耗大的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆柱凸轮式减阻工具，这种圆柱凸轮式减阻工具用来解决现有技术中在水平井、大位移井、深井、超深井等复杂井中，机械钻速低，破岩效率低等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种圆柱凸轮式减阻工具包括分流器、外壳接头、下接筒、涡轮、圆柱凸轮、推杆、传动套、下接头，外壳接头下端连接下接筒，分流器固定在外壳接头上，分流器的下端面设置涡轮安装孔，射流孔均匀分布在涡轮安装孔周围，涡轮通过涡轮安装孔连接分流器，涡轮下端固定连接圆柱凸轮；圆柱凸轮是一个阶梯式圆柱凸轮结构，具有三个轴段，其三个轴段外径从上到下呈梯次增大，上阀片套装并固定在圆柱凸轮外，下阀片套置在圆柱凸轮外并卡在下接筒上，下阀片与外壳接头过盈配合，与圆柱凸轮转动配合，上阀片和下阀片均具有过流通道，圆柱凸轮下部有波浪凹槽，波浪凹槽首尾相接且具有两个波峰和两个波谷，构成运动凹槽；推杆的下部为圆柱体，圆柱体的上端对称设置两个推块，每个推块上均设置连接孔，两个推块伸入到圆柱凸轮外，推杆通过连接钉连接在圆柱凸轮上，连接钉一端穿过连接孔伸入到运动凹槽中；推杆底部与传动套上部通过螺纹连接，传动套下端从下接筒穿出并与下接头上部通过螺纹连接，传动套开有进液孔。

上述方案中下接筒设有限位卡槽，可以限制传动套的轴向位移。

上述方案分流器开有8个射流孔，涡轮有6个叶片。

上述方案中上阀片、下阀片分别开有4个大小、形状完全相同的圆弧形过流通道。

上述方案中传动套开有4个进液孔。

上述方案中涡轮中心的涡轮轴上端伸入涡轮安装孔与分流器连接，涡轮中心的涡轮轴下部具有圆柱凸轮安装孔，圆柱凸轮上端伸入到圆柱凸轮安装孔中与涡轮轴固定连接。