軸向振動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鉆井工具領(lǐng)域，特別涉及一種軸向振動(dòng)器。本發(fā)明利用周向振動(dòng)器或脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的壓力脈沖產(chǎn)生軸向振動(dòng)。有效解決大斜度位移井、水平井鉆柱的拖壓問題。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，振動(dòng)可靠。通過更換脈沖發(fā)生器，改變泥漿的壓力波動(dòng)，可對振動(dòng)功率進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)。
【專利說明】軸向振動(dòng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鉆井工具領(lǐng)域，特別涉及一種軸向振動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在定向井、水平井、大位移井以及分支井鉆井作業(yè)中，由于井眼軌跡存在曲率或狗腿度，鉆柱在彎曲井段以下部分與井眼低邊形成接觸(或托底)，從而導(dǎo)致無法有效施加鉆壓，形成托壓。一旦出現(xiàn)托壓效應(yīng)，將會(huì)大幅度降低鉆井速度，形成不安全隱患，增加鉆井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井托壓效應(yīng)的解決，是世界石油鉆井科學(xué)領(lǐng)域中的重要基礎(chǔ)理論課題。目前國際鉆井領(lǐng)域在緩解鉆柱滑動(dòng)鉆井中托壓效應(yīng)研究方面的前期成果可分為:減小鉆柱接觸壓力、減小摩擦因數(shù)、振動(dòng)方法釋放摩阻和扭矩、增強(qiáng)鉆機(jī)系統(tǒng)工作能力等4種方法。而機(jī)械振動(dòng)方法是最具有前景的降低鉆柱摩阻扭矩，緩解托壓效應(yīng)，增加鉆壓傳送能和延伸距離的研究方向。國內(nèi)鉆井市場中尚無采用機(jī)械振動(dòng)方法的國產(chǎn)定型鉆井工具投產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決緩解托壓效應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)鉆井工具在國內(nèi)領(lǐng)域的空白，本發(fā)明提供一種軸向振動(dòng)器，可提供鉆柱的軸向機(jī)械振動(dòng)，有效釋放定向井、水平井、大位移井以及分支井鉆井作業(yè)中，由于井眼軌跡存在曲率或狗腿度，鉆柱在彎曲井段以下部分與井眼低邊形成接觸(或托底)而產(chǎn)生的托壓效應(yīng)，提高鉆井時(shí)效，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種軸向振動(dòng)器，包括上接中心桿、內(nèi)花鍵筒、外筒、下外筒和下接頭，上接中心桿伸入內(nèi)花鍵筒的部分與其前端螺紋連接，內(nèi)花鍵筒后端與外筒前端螺紋連接，外筒后端與下外筒前端螺紋連接，下外筒后端與下接頭螺紋連接，下接頭為螺紋轉(zhuǎn)換接頭；上接中心桿尾端與中心管下接頭前端螺紋連接；上接中心桿與外筒之間還套有一組蝶形彈簧組，蝶形彈簧組位于上接中心桿后端的外徑收縮處；下外筒與中心管下接頭之間形成活塞腔，中心管下接頭后端的外徑收縮處套有活塞，活塞與下外筒的內(nèi)壁貼合滑動(dòng)。
[0005]進(jìn)一步的，上接中心桿與內(nèi)花鍵筒連接處的外側(cè)面為六邊形，內(nèi)花鍵筒相應(yīng)部位的內(nèi)側(cè)面為內(nèi)六邊形。
[0006]進(jìn)一步的，上接中心桿下部還安裝有鎖緊螺母，鎖緊螺母位于蝶形彈簧組尾端與中心管下接頭頂端之間。
[0007]進(jìn)一步的，外筒與上接中心桿之間還套有隔套，隔套位于內(nèi)花鍵筒尾端與蝶形彈簧組之間。
[0008]上述技術(shù)方案中的軸向振動(dòng)器還包括密封件，該密封件分別設(shè)置在相接觸的兩部件之間。
[0009]本發(fā)明可與周向振動(dòng)器直接連接在鉆柱中共同使用，利用周向振動(dòng)器所產(chǎn)生的壓力脈沖，使泥漿產(chǎn)生壓力波動(dòng)進(jìn)行激震，配合本發(fā)明的蝶形彈簧組和活塞產(chǎn)生軸向振動(dòng)。周向振動(dòng)器產(chǎn)生徑向(沿周向360度)振動(dòng),軸向振動(dòng)器產(chǎn)生軸向振動(dòng)，共同形成一個(gè)三維振動(dòng)源，有效解決大斜度位移井、水平井鉆柱的托壓問題，提高鉆井時(shí)效，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)。也可安裝一個(gè)泥漿壓力脈沖發(fā)生器，單獨(dú)使用，形成獨(dú)立的軸向振動(dòng)源。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，振動(dòng)可靠。通過更換脈沖發(fā)生器，改變泥漿的壓力波動(dòng)，可對振動(dòng)功率進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)。
[0010]本發(fā)明利用產(chǎn)生軸向振動(dòng)。、有效拖壓問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]其中:1:上接中心桿；2:內(nèi)花鍵筒；3:外筒；4:隔套；5:中心管下接頭；6:活塞；7:開口擋圈；8:下外筒；9:下接頭；10:鎖緊螺母；11:蝶形彈簧組。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
如圖1所示，本發(fā)明提供一種軸向振動(dòng)器，包括上接中心桿1、內(nèi)花鍵筒2、外筒3、下外筒8和下接頭9，上接中心桿I伸入內(nèi)花鍵筒2的部分與其前端螺紋連接，內(nèi)花鍵筒2后端與外筒3前端螺紋連接，外筒3后端與下外筒8前端螺紋連接，下外筒8后端與下接頭9螺紋連接，下接頭9為螺紋轉(zhuǎn)換接頭；上接中心桿I尾端與中心管下接頭5前端螺紋連接；上接中心桿I與外筒3之間還套有一組蝶形彈簧組11，蝶形彈簧組11位于上接中心桿I后端的外徑收縮處；下外筒8與中心管下接頭5之間形成活塞腔，中心管下接頭5后端的外徑收縮處套有活塞6，中心管下接頭5后端端部的周向凹槽內(nèi)嵌有開口擋圈7，與中心管下接頭5后端的外徑收縮處配合限制活塞6相對中心管下接頭5的軸向移動(dòng)?；钊?與下外筒8的內(nèi)壁貼合滑動(dòng)。
[0014]活塞6在泥漿周向振動(dòng)器或脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的壓力脈沖作用下產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)。壓力升高時(shí)，活塞6推動(dòng)中心管下接頭5向左移動(dòng)，壓縮蝶形彈簧組11，彈簧貯能。此時(shí)活塞6的極限位置為下外筒8內(nèi)側(cè)的縮徑處。壓力降低時(shí)，活塞6承受的壓力減少，蝶形彈簧組11釋能，推動(dòng)中心管下接頭5和活塞6向右移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)上接中心桿I向右移動(dòng)。此時(shí)上接中心桿I的極限位置為上接中心桿I上部的臺(tái)肩處。如此反復(fù)，形成軸向振動(dòng)。
[0015]周向振動(dòng)器可產(chǎn)生徑向(沿周向360度)振動(dòng)，軸向振動(dòng)器產(chǎn)生軸向振動(dòng)，共同形成一個(gè)三維振動(dòng)源，有效解決大斜度位移井、水平井鉆柱的托壓問題，提高鉆井時(shí)效，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
[0016]泥漿壓力脈沖發(fā)生器可單獨(dú)使用，形成獨(dú)立的軸向振動(dòng)源。
[0017]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，上接中心桿I與內(nèi)花鍵筒2連接處的外側(cè)面為六邊形，內(nèi)花鍵筒2相應(yīng)部位的內(nèi)側(cè)面為內(nèi)六邊形。六邊形花鍵不僅加工工藝性好，且能夠充分傳遞扭矩。當(dāng)然，也可采用矩形花鍵結(jié)構(gòu)等用于傳遞扭矩的結(jié)構(gòu)。
[0018]同時(shí)，上接中心桿I下部還安裝有鎖緊螺母10，鎖緊螺母10位于所述蝶形彈簧組11尾端與中心管下接頭5頂端之間，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)蝶形彈簧組11的預(yù)緊力。
[0019]外筒3與上接中心桿I之間還套有隔套4，隔套4位于內(nèi)花鍵筒2尾端與蝶形彈簧組11之間。蝶形彈簧組11外徑通過該隔套4作用在外筒3上，一方面可以承受蝶形彈簧組11壓縮時(shí)的反作用力，述鎖緊螺母10配合進(jìn)行蝶形彈簧組11預(yù)緊力的調(diào)節(jié)；另一方面對外筒3與上接中心桿I之間的空隙起到一定的密閉作用。
[0020]上述技術(shù)方案中的軸向振動(dòng)器還包括密封件，該密封件分別設(shè)置在相接觸的兩部件之間，如活塞6與下外筒8之間、下外筒8與外筒3之間、外筒3與內(nèi)花鍵筒2之間、內(nèi)花鍵筒2與上接中心桿I之間等，保證軸向振動(dòng)器相接觸兩部件之間的密閉性。
[0021]本發(fā)明在鉆柱中的安裝位置可通過專門的軟件設(shè)定，在井隊(duì)的實(shí)際應(yīng)用中基本上是憑各自的經(jīng)驗(yàn)確定。不同的井型上下連接的鉆具可能會(huì)有不同，大多數(shù)上下和鉆桿連接。在鉆井作業(yè)中，本發(fā)明最理想的安裝位置為托壓最嚴(yán)重的地方，如狗腿處。在實(shí)際作業(yè)中，根據(jù)水平段長度、狗腿曲度等實(shí)際情況確定其在鉆柱中的具體位置。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般安裝在水平段中段位置。
【權(quán)利要求】
1.軸向振動(dòng)器，其特征在于，包括上接中心桿、內(nèi)花鍵筒、外筒、下外筒和下接頭，所述上接中心桿伸入內(nèi)花鍵筒的部分與其前端螺紋連接，所述內(nèi)花鍵筒后端與外筒前端螺紋連接，所述外筒后端與下外筒前端螺紋連接，所述下外筒后端與下接頭螺紋連接，所述下接頭為螺紋轉(zhuǎn)換接頭；所述上接中心桿尾端與中心管下接頭前端螺紋連接；所述上接中心桿與外筒之間還套有一組蝶形彈簧組，所述蝶形彈簧組位于上接中心桿后端的外徑收縮處；所述下外筒與中心管下接頭之間形成活塞腔，所述中心管下接頭后端的外徑收縮處套有活塞，所述活塞與下外筒的內(nèi)壁貼合滑動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向振動(dòng)器，其特征在于，所述上接中心桿與內(nèi)花鍵筒連接處的外側(cè)面為六邊形，所述內(nèi)花鍵筒相應(yīng)部位的內(nèi)側(cè)面為內(nèi)六邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸向振動(dòng)器，其特征在于，所述上接中心桿下部還安裝有鎖緊螺母，所述鎖緊螺母位于所述蝶形彈簧組尾端與中心管下接頭頂端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸向振動(dòng)器，其特征在于，所述外筒與上接中心桿之間還套有隔套，所述隔套位于內(nèi)花鍵筒尾端與蝶形彈簧組之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的軸向振動(dòng)器，其特征在于，還包括密封件，所述密封件分別設(shè)置在相接觸的兩部件之間。
【文檔編號(hào)】E21B7/24GK103742076SQ201410000663
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】宋順平, 易先中, 楊森, 陳霖, 王力宏, 李培梅, 王武 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司