[发明专利]机械式非线性控制的近钻头可变频增压震荡工具

权利要求书

1.机械式非线性控制的近钻头可变频增压震荡工具，由中芯轴(1)，O型密封圈A(2)，碟簧上支座(3)，碟簧外壳(4)，碟簧组(5)，下外壳(6)，活塞轴(7)，O型密封圈B(8)，中接头(9)，涡轮上接头(10)，O型密封圈D(11)，涡轮上止端盖(12)，涡轮外壳(13)，涡轮组(14)，涡轮中芯轴(15)，下固定套筒(16)，往复阀套外壳(17)，往复阀套(18)，通孔阀(19)，下接头(20)，限位销钉(21)，多级螺旋阀套(22)，O型密封圈C(23)，上固定套筒(24)，O型密封圈F(25)，引流套(26)，涡轮轴承(27)，轴承下支撑套(28)，O型密封圈E(29)组成；其技术特征在于：中芯轴(1)与碟簧上支座(3)为间隙配合，二者之间安装有O型密封圈A(2)；碟簧外壳(4)通过锥形螺纹分别与碟簧上支座(3)和下外壳(6)相连接，下外壳(6)对碟簧组(5)起支撑作用；活塞轴(7)与由中芯轴(1)通过锥形螺纹连接，并对碟簧组(5)起支撑作用，所述活塞轴与下外壳(6)为间隙配合，二者之间安装有O型密封圈B(8)；涡轮上接头(10)与中接头(9)和涡轮外壳(13)均为通过锥形螺纹连接；多级螺旋阀套(22)与涡轮上接头(10)通过限位销钉(21)进行初始定位，二者之间还有阶梯运动槽(224)；涡轮上止端盖(12)与涡轮中芯轴(15)通过普通螺纹连接，二者之间安装有O型密封圈F(25)，所述涡轮上止端盖(12)限制涡轮转子轴向运动；上固定套筒(24)、下固定套筒(16)分别对涡轮定子轴向定位；涡轮轴承(27)通过轴承下支撑套(28)和下固定套筒(16)轴向定位，引流套(26)对涡轮转子和涡轮轴承(27)轴向定位；往复阀套外壳(17)通过锥形螺纹与涡轮外壳(13)和通孔阀(19)连接，所述往复阀套外壳(17)与往复阀套(18)之间有花键(181)连接，限制往复阀套(18)的旋转；所述往复阀套外壳(17)与涡轮中芯轴(15)通过往复螺旋槽传递运动，二者之间安装有O型密封圈E(29)；通孔阀(19)通过锥形螺纹与下接头(20)连接；

机械式非线性控制的近钻头可变频增压震荡工具，其技术特征在于：当工具未启用时，钻井液经过中芯轴(1)内孔依次流经活塞轴(7)内孔、中接头(9)内孔、涡轮上接头(10)内孔、多级螺旋阀套(22)内孔、涡轮中芯轴(15)内孔、往复阀套(18)内孔、通孔阀(19)的环周孔(192)，最后从下接头(20)内孔流出，工具不产生机械动作，工具未工作；当需要开启工具时，首先第一步，投入与主斜面(225)相对应的不可溶金属球，通过憋压剪断限位销钉(21)，第二步憋压，涡轮上接头(10)内孔处的导向块(101)沿着多级螺旋阀套(22)的阶梯运动槽(224)运动，因此多级螺旋阀套(22)则实现轴向运动，贯通旁通孔(221)，此时旁通孔(221)开放1/4流道；当工具开启后，钻井液经过中芯轴(1)内孔依次流经活塞轴(7)内孔、中接头(9)内孔、涡轮上接头(10)内孔，通过多级螺旋阀套(22)的旁通孔(221)流入涡轮组(14)带动涡轮中芯轴(15)旋转，钻井液经过涡轮组(14)后经过引流套(26)、涡轮中芯轴(15)的斜孔(151)流入涡轮中芯轴(15)内孔、往复阀套(18)内孔、通孔阀(19)环周孔，最后从下接头(20)内孔流出；随着涡轮中芯轴(15)的旋转运动，涡轮中芯轴(15)通过往复导向槽(152)和传递块(182)带动往复阀套(18)实现往复运动，导向槽(152)在换向过渡处有较大的圆角确保顺利过渡；往复阀套(18)内孔将与通孔阀(19)的密封胶塞(191)实现关-开-关周期变换；当工具内腔钻压升高时，压力驱动活塞轴(7)压缩碟簧组(5)，碟簧组(5)将储存冲击能量，当工具腔内压力释放时，碟簧组(5)冲击能量释放带动中芯轴(1)运动，从而实现冲击震荡。

2.根据权利要求1所述的机械式非线性控制的近钻头可变频增压震荡工具，其特征在于：投球开启为初次开启，通过后续投入与副斜面A(226)配合的可溶金属球实现后续的开启工作；后续开启时，与初次开启步骤相同，通过投入可溶金属球的方式，同第二步过程中利用压力剪断导向块(101)，实现导向块(101)的长度变化，迫使导向块(101)沿着既定阶梯运动槽(224)运动；开启级数结合工具实际工作情况进行调整，为3～5级。