本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井用的液力振蕩裝置領(lǐng)域，具體是一種液力振蕩輔助下套管裝置。

背景技術(shù)：

下套管是石油鉆井不可或缺的重要步驟，用于從井口逐步下放套管至井底，為裸眼井筒增加穩(wěn)固的支撐。在大位移井或水平井鉆井過程中，部分套管將橫躺在大斜度井段或水平井段，下套管時(shí)往往容易產(chǎn)生很大的摩阻，增加套管下入深度不足、套管阻卡等井下復(fù)雜狀況發(fā)生的幾率，降低鉆井全局效率，延長(zhǎng)無效作業(yè)時(shí)間。

為降低套管與井壁的摩阻，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員經(jīng)常采用上提/下放套管的工藝，迫使套管柱與井壁相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但這種方式需動(dòng)用鉆機(jī)等大型設(shè)備，且井筒內(nèi)全部管柱都將發(fā)生運(yùn)動(dòng)，井內(nèi)流體隨之大幅起落，可能引發(fā)敏感地層段鉆井流體的漏失或地層流體涌入。另外，也有作業(yè)人員在套管柱末端安裝依靠水力旋轉(zhuǎn)的套管鞋，套管鞋安裝有切屑刃具。從井口泵入流體后，套管鞋可旋轉(zhuǎn)切削套管鞋前方的部分不平整井壁，對(duì)降低井下復(fù)雜狀況有一定幫助，但這種方式并不能降低管柱與井壁接觸所產(chǎn)生的摩阻。除上述情況，在水平井中下套管時(shí)也經(jīng)常采用“漂浮下套管”技術(shù)，即控制套管柱重量，使之在水平井筒中懸浮起來，從而降低與井壁的摩阻。但這種方法需要不斷調(diào)整管柱內(nèi)的流體重量，并配合套管的上提、下放動(dòng)作，施工過程較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種液力振蕩輔助下套管裝置，僅依靠液力振蕩方式實(shí)現(xiàn)管柱振蕩，從而達(dá)到便于套管下放的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種液力振蕩輔助下套管裝置，包括：振蕩總成，設(shè)置有軸向注液孔；下殼體，為兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，下殼體的一端與振蕩總成的一端固定連接并能夠隨振蕩總成一起軸向移動(dòng)，下殼體的外壁上設(shè)置有徑向通孔；葉輪，能轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在下殼體內(nèi)，葉輪包括轉(zhuǎn)軸本體和設(shè)置轉(zhuǎn)軸本體上的葉片，轉(zhuǎn)軸本體設(shè)置有彼此連通的軸向過液孔和徑向連接孔，軸向過液孔與軸向注液孔連通，徑向連接孔與徑向通孔位置對(duì)應(yīng)并能夠與徑向通孔連通。

進(jìn)一步地，振蕩總成包括：上殼體，為兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，上殼體與下殼體同軸間隔設(shè)置并且上殼體與下殼體之間具有振蕩間隙；振蕩組件，設(shè)置在上殼體內(nèi)并能夠相對(duì)于上殼體軸向滑動(dòng)，軸向注液孔位于振蕩組件內(nèi)，振蕩組件的一端與下殼體固定連接，振蕩組件的一端處設(shè)置有位于振蕩間隙內(nèi)的定位臺(tái)肩；彈性元件，套設(shè)在振蕩組件的另一端并位于上殼體內(nèi)。

進(jìn)一步地，上殼體內(nèi)設(shè)置有環(huán)形臺(tái)肩，振蕩組件包括：中心軸，包括中心軸大徑段和中心軸小徑段，中心軸大徑段位于環(huán)形臺(tái)肩的一側(cè)，中心軸小徑段一端與中心軸大徑段連接，中心軸小徑段的另一端位于環(huán)形臺(tái)肩另一側(cè)；過渡接頭，位于環(huán)形臺(tái)肩的另一側(cè)，過渡接頭的一端與中心軸小徑段的另一端固定連接，過渡接頭的另一端與下殼體連接，定位臺(tái)肩設(shè)置在過渡接頭的另一端處。

進(jìn)一步地，軸向注液孔包括直徑逐漸減小的大徑孔、中徑孔和小徑孔，大徑孔設(shè)置在中心軸大徑段，小徑孔設(shè)置在中心軸小徑段內(nèi)，中徑孔設(shè)置在過渡接頭內(nèi)，并且大徑孔與小徑孔通過第一錐形過渡孔連接，小徑孔與中徑孔通過第二錐形過渡孔連接。

進(jìn)一步地，彈性元件包括：第一彈簧，套設(shè)在中心軸小徑段的一端外，第一彈簧的一端與中心軸大徑段的端面抵接，第一彈簧的另一端與環(huán)形臺(tái)肩的一側(cè)的端面抵接；第二彈簧，套設(shè)在中心軸小徑段的另一端外，第二彈簧的一端與過渡接頭的端面抵接，第二彈簧的另一端與環(huán)形臺(tái)肩的另一側(cè)的端面抵接。

進(jìn)一步地，液力振蕩輔助下套管裝置還包括集流器，設(shè)置在下殼體內(nèi)并位于振蕩總成與葉輪之間，集流器包括軸向集流孔和多個(gè)軸向分流孔，多個(gè)軸向分流孔間隔均布在軸向集流孔的外周，軸向集流孔的一端和多個(gè)軸向分流孔的一端均與軸向注液孔連通，軸向集流孔的另一端與軸向過液孔連接，多個(gè)軸向分流孔的另一端均與葉片對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，軸向集流孔為圓形通孔，軸向分流孔為腰型孔，并且軸向分流孔為三個(gè)。

進(jìn)一步地，徑向通孔為多個(gè)，沿下殼體的外周間隔均布。

進(jìn)一步地，每個(gè)徑向通孔內(nèi)均設(shè)置有一個(gè)噴嘴。

進(jìn)一步地，液力振蕩輔助下套管裝置還包括軸承組件，設(shè)置在下殼體內(nèi)并位于葉輪遠(yuǎn)離振蕩總成的一端。

本發(fā)明的有益效果是，使用方便，不需要井口上提或下放套管柱，僅依靠液力振蕩即可實(shí)現(xiàn)管柱的振動(dòng)，從而達(dá)到降低套管與井壁的摩阻的目的。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明液力振蕩輔助下套管裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明液力振蕩輔助下套管裝置實(shí)施例中集流器的裝配結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖3為本發(fā)明液力振蕩輔助下套管裝置實(shí)施例中噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附圖標(biāo)記：10、振蕩總成；11、上殼體；111、環(huán)形臺(tái)肩；12、中心軸；13、過渡接頭；131、定位臺(tái)肩；20、下殼體；21、徑向通孔；22、噴嘴；30、集流器；31、軸向集流孔；32、軸向分流孔；40、葉輪；41、葉片；42、軸向過液孔；43、徑向連接孔；51、大徑孔；52、小徑孔；53、第一錐形過渡孔；54、中徑孔；55、第二錐形過渡孔；61、第一彈簧；62、第二彈簧；70、軸承組件。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種液力振蕩輔助下套管裝置，包括振蕩總成10、下殼體20和葉輪40。振蕩總成10設(shè)置有軸向注液孔，振蕩總成10能夠?qū)崿F(xiàn)振蕩功能。下殼體20為兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，下殼體20的一端與振蕩總成10的一端固定連接并能夠隨振蕩總成10一起軸向移動(dòng)，下殼體20的外壁上設(shè)置有徑向通孔21。葉輪40能轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在下殼體20內(nèi)，葉輪40包括轉(zhuǎn)軸本體和設(shè)置轉(zhuǎn)軸本體外側(cè)壁上的葉片41，轉(zhuǎn)軸本體設(shè)置有彼此連通的軸向過液孔42和徑向連接孔43，軸向過液孔42與軸向注液孔連通，徑向連接孔43與徑向通孔21的軸向位置(圖1中豎直方向?yàn)檩S向方向)對(duì)應(yīng)并能夠與徑向通孔21連通。

本發(fā)明實(shí)施例中通過軸向注液孔注液從而推動(dòng)葉輪40轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)葉輪40上的徑向連接孔43與徑向通孔21連通時(shí)，軸向注液孔內(nèi)壓力變化，振蕩總成10軸向移動(dòng)并產(chǎn)生振蕩。本發(fā)明實(shí)施例使用方便，不需要井口上提或下放套管柱，僅依靠液力振蕩即可實(shí)現(xiàn)管柱的振動(dòng)，從而達(dá)到降低套管與井壁的摩阻的目的(管柱振動(dòng)能夠降低摩阻)。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的葉輪40為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)結(jié)構(gòu)，該葉片41沿液體流動(dòng)方向成螺旋形分布在轉(zhuǎn)軸本體外，相鄰兩個(gè)葉片41之間形成葉片間隙，該葉片間隙的一端與軸向注液孔連通，該葉片間隙的另一端通過葉片41與下殼體20之間的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙與徑向通孔21連通。該葉片間隙能夠用于高壓液體流動(dòng)并推動(dòng)葉片41轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖1所示，振蕩總成10包括上殼體11、振蕩組件和彈性元件。上殼體11為兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，上殼體11與下殼體20同軸間隔設(shè)置并且上殼體11與下殼體20之間具有振蕩間隙。振蕩組件設(shè)置在上殼體11內(nèi)并能夠相對(duì)于上殼體11軸向滑動(dòng)，軸向注液孔位于振蕩組件內(nèi)，振蕩組件的一端與下殼體20固定連接，振蕩組件的一端處設(shè)置有位于振蕩間隙內(nèi)的定位臺(tái)肩131。彈性元件套設(shè)在振蕩組件的另一端并位于上殼體11內(nèi)。

當(dāng)振蕩組件沿軸向滑動(dòng)時(shí)，振蕩組件的一端能夠帶動(dòng)與其連接的下殼體20一起運(yùn)動(dòng)，上述定位臺(tái)肩131在振蕩間隙內(nèi)移動(dòng)，并對(duì)應(yīng)與上殼體11和下殼體20定位抵靠，以限制振蕩組件的軸向移動(dòng)距離。

進(jìn)一步地，上殼體11內(nèi)設(shè)置有環(huán)形臺(tái)肩111，振蕩組件包括中心軸12和過渡接頭13。中心軸12包括中心軸大徑段和中心軸小徑段，中心軸大徑段位于環(huán)形臺(tái)肩111的一端，中心軸小徑段一端與中心軸大徑段連接，中心軸小徑段的另一端位于環(huán)形臺(tái)肩111另一端。過渡接頭13位于環(huán)形臺(tái)肩111的另一端，過渡接頭13的一端與中心軸小徑段的另一端固定連接，過渡接頭13的另一端與下殼體20連接，定位臺(tái)肩131設(shè)置在過渡接頭13的另一端處。

具體地，軸向注液孔包括直徑依次減小的大徑孔51、中徑孔54和小徑孔52，大徑孔51設(shè)置在中心軸大徑段，小徑孔52設(shè)置在中心軸小徑段內(nèi)，中徑孔54設(shè)置在過渡接頭13內(nèi)，并且大徑孔51與小徑孔52通過第一錐形過渡孔53連接，小徑孔52與中徑孔54通過第二錐形過渡孔55連接。

本發(fā)明實(shí)施例中，在向軸向注液孔內(nèi)注入高壓液體時(shí)(通常為10mpa以上)，由大徑孔51注入，液體流經(jīng)小徑孔52端部時(shí)，由于孔徑急劇變小，從而高壓液體能夠推動(dòng)中心軸12和過渡接頭13一起沿液體流動(dòng)方向移動(dòng)(圖1中沿豎直方向向下)。上述高壓液體被軸向注液孔注入到葉輪40處，其中一部分高壓液體進(jìn)入到葉片41位置用于推動(dòng)葉輪40轉(zhuǎn)動(dòng)，另外一部分高壓液體由軸向過液孔42排入下游管路中。其中軸向過液孔42中的部分液體，在徑向連接孔43與徑向通孔21位置對(duì)應(yīng)時(shí)，由徑向通孔21排出至下殼體20外，從而使軸向過液孔42的液體壓力變化，中心軸12和過渡接頭13在彈性元件的作用下沿圖1中豎直方向向上移動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例中，徑向連接孔43的外側(cè)設(shè)置有與下殼體20的內(nèi)腔密封的密封組件。該密封組件能夠保證徑向連接孔43僅在與徑向通孔21位置對(duì)應(yīng)時(shí)導(dǎo)通。

如圖1所示，彈性元件包括第一彈簧61和第二彈簧62。第一彈簧61套設(shè)在中心軸小徑段的一端外，第一彈簧61的一端與中心軸大徑段的端面抵接，第一彈簧61的另一端與環(huán)形臺(tái)肩111的一側(cè)的端面抵接。第二彈簧62套設(shè)在中心軸小徑段的另一端外，第二彈簧62的一端與過渡接頭13的端面抵接，第二彈簧62的另一端與環(huán)形臺(tái)肩111的另一側(cè)的端面抵接。本發(fā)明實(shí)施例中，上述第一彈簧61為壓簧，第二彈簧62為拉簧。其中當(dāng)中心軸12和過渡接頭13沿圖1中豎直方向向下移動(dòng)時(shí)，第一彈簧61被壓縮，第二彈簧62被拉伸。當(dāng)軸向注液孔內(nèi)壓力改變時(shí)，中心軸12和過渡接頭13在第一彈簧61和第二彈簧62的彈性勢(shì)能作用下沿圖1中豎直方向向上移動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例中，第一彈簧61和第二彈簧62均可采用碟簧。第一彈簧61和第二彈簧62的安裝腔體內(nèi)充滿液壓油。為使液壓油在環(huán)形臺(tái)肩111上下無障礙流通，中心軸12與環(huán)形臺(tái)肩111處留出較大空隙。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的液力振蕩輔助下套管裝置還包括集流器30，設(shè)置在下殼體20內(nèi)并位于振蕩總成10與葉輪40之間，集流器30包括軸向集流孔31和多個(gè)軸向分流孔32，多個(gè)軸向分流孔32間隔均布在軸向集流孔31的外周，軸向集流孔31的一端和多個(gè)軸向分流孔32的一端均與軸向注液孔連通，軸向集流孔31的另一端與軸向過液孔42連接，多個(gè)軸向分流孔32的另一端均與葉片41對(duì)應(yīng)(在徑向上與葉片41的位置對(duì)應(yīng))。

設(shè)置集流器30，并在集流器30上設(shè)置有軸向集流孔31和軸向分流孔32，目的是使由軸向注液孔輸送的高壓液體大部分進(jìn)入到軸向集流孔31內(nèi)，少部分高壓液體進(jìn)入到軸向分流孔32內(nèi)。進(jìn)入到軸向集流孔31內(nèi)的液體流入葉輪40內(nèi)的軸向過液孔42中。進(jìn)入軸向分流孔32的液體用于推動(dòng)葉片41轉(zhuǎn)動(dòng)，并且該部分液體會(huì)在葉片41的末端通過葉輪40與下殼體20之間的間隙進(jìn)入到徑向通孔21中并被排出。其中，本發(fā)明實(shí)施例中，有軸向注液孔輸送至集流器30總液體流量的四分之一均進(jìn)入到上述多個(gè)軸向分流孔32中，其余部分液體進(jìn)入到軸向集流孔31中。

本發(fā)明實(shí)施例通過集流器30可以僅適用一小部分流體即可實(shí)現(xiàn)振蕩動(dòng)作，不影響套管內(nèi)流體的正常流動(dòng)，亦不會(huì)引起泵壓的急劇波動(dòng)，同時(shí)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)于對(duì)套管內(nèi)流體成分無特殊要求，適應(yīng)范圍廣。

具體地，如圖2所示，軸向集流孔31為圓形通孔，軸向分流孔32為腰型孔，并且軸向分流孔32為三個(gè)。

徑向通孔21為多個(gè)，沿下殼體20的外周間隔均布。每個(gè)徑向通孔21內(nèi)均設(shè)置有一個(gè)噴嘴22，如圖3所示，其中噴嘴22結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有噴嘴結(jié)構(gòu)，為了便于安裝可以在噴嘴22外周加工螺紋，此處不再對(duì)噴嘴22結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。

本發(fā)明實(shí)施例中的徑向通孔21的個(gè)數(shù)可以根據(jù)不同需要進(jìn)行選取，從而控制本發(fā)明實(shí)施例的振蕩頻率(振蕩頻率可以通過控制葉輪與下殼體的相對(duì)轉(zhuǎn)速即可控制徑向通孔21的連通頻率。而轉(zhuǎn)速可通過調(diào)整鉆井液流量、調(diào)整葉輪徑向通孔的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)等方法實(shí)現(xiàn))。本發(fā)明實(shí)施例中的徑向通孔21為三至四個(gè)，振蕩頻率為每秒一次至二次。

本發(fā)明實(shí)施例中的液力振蕩輔助下套管裝置還包括軸承組件70，設(shè)置在下殼體20內(nèi)并位于葉輪40遠(yuǎn)離振蕩總成10的一端。該軸承組件70為推力軸承。當(dāng)然根據(jù)不同需要，也可以在葉輪40的上方也可安裝軸承，例如安裝球軸承。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例在工作是，上殼體11固定在井口，下殼體20的在圖1中的下端固定有用于下放的套管。該套管能夠隨下殼體20一起運(yùn)動(dòng)。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：本發(fā)明實(shí)施例使用方便，不需要井口上提或下放套管柱，僅依靠液力振蕩即可實(shí)現(xiàn)管柱的振動(dòng)，從而達(dá)到降低套管與井壁的摩阻的目的(管柱振動(dòng)能夠降低摩阻)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。