一種水力振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種在大斜度井、水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井開(kāi)采中能有效減少摩阻、傳遞鉆壓進(jìn)而提高鉆速和開(kāi)采效率的水力振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油工業(yè)的發(fā)展，目前油田鉆井已由原來(lái)的定向井逐漸向水平井發(fā)展，而在水平井鉆進(jìn)過(guò)程中，由于鉆具自身重力作用，造成鉆具在鉆進(jìn)時(shí)與井壁摩阻過(guò)大，嚴(yán)重影響鉆速，甚至造成鉆具托壓不能加壓到鉆頭。因此降低摩阻、減少卡鉆事故，增加動(dòng)鉆壓、提高鉆井效率是當(dāng)前鉆井工程中迫切需要解決的問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)泥漿通過(guò)鉆具時(shí)可造成泥漿壓力大小周期性變化，從而使鉆具承受周期性的軸向沖擊力，引起該鉆具在鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)，因此能減少鉆具與井壁的摩擦，改善鉆壓傳遞的效果，提高對(duì)工具面的控制，進(jìn)而達(dá)到提高鉆速、節(jié)約鉆井成本的目的。
[0003]現(xiàn)有的水力振蕩器如專利CN 103696693A鉆井用水力振蕩器、CN 102704842A —種鉆井用水力振蕩器所描述，其結(jié)構(gòu)類似，都是由動(dòng)力部分、閥門(mén)和軸承系統(tǒng)、振蕩短節(jié)組成，工具的動(dòng)力部分由單頭螺桿馬達(dá)組成，所以當(dāng)流體流經(jīng)動(dòng)力部分時(shí)，驅(qū)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于螺桿的特性，末端(動(dòng)閥片)在一個(gè)平面上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與動(dòng)力部分相連的是閥門(mén)和軸承系統(tǒng)，主要部件是耐磨套和一個(gè)固定的閥片(定閥片)，動(dòng)閥片和靜閥片緊密貼合，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致兩個(gè)閥片相錯(cuò)或者重合，相錯(cuò)或者重合就導(dǎo)致上游壓力發(fā)生變化，周期性的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致流體流經(jīng)截面的面積周期性的變化，當(dāng)兩個(gè)閥口重合面積最少時(shí)，工具產(chǎn)生最大壓力降，當(dāng)兩個(gè)閥口重合面積最大時(shí)，工具產(chǎn)生最小壓力降。動(dòng)力部分使上游壓力周期性的作用于彈簧短節(jié)上，形成工具整體周期性振動(dòng)。
[0004]水力振蕩工具已經(jīng)投入商業(yè)應(yīng)用多年，減阻效果好，提速十分明顯，據(jù)統(tǒng)計(jì)，綜合機(jī)械鉆速提高達(dá)50%，但是其壽命低、使用成本高使其飽受詬病，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況反饋，水力振蕩工具在水基泥漿環(huán)境下的使用壽命約為150小時(shí)左右，而在油基泥漿中其使用壽命只有70-80小時(shí)，究其原因，因?yàn)橹萍s水力振蕩工具壽命的主要部件是其動(dòng)力總成，水力振蕩工具的壽命與螺桿鉆具相當(dāng)，其動(dòng)力總成含有的橡膠元件螺桿限制了其使用壽命，在高溫井中，使用壽命還將大大降低，因此工作介質(zhì)和溫度對(duì)水力振蕩工具的應(yīng)用有很大限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是提供一種耐高溫、耐腐蝕且使用渦輪驅(qū)動(dòng)的水力振蕩器，相比螺桿驅(qū)動(dòng)的水力振蕩器，使用壽命大大增加，且渦輪驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的壓降大于螺桿驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的壓降。
[0007]本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是通過(guò)在動(dòng)閥片與定閥片上設(shè)置多個(gè)均勻分布的過(guò)流孔，以使動(dòng)閥片在所述主軸的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第一過(guò)流孔與所述第二過(guò)流孔交錯(cuò)或重疊形成的重疊區(qū)的過(guò)流面積呈周期性變化，從而減少鉆具與井壁的摩擦，改善鉆壓傳遞的效果，有效防止鉆進(jìn)過(guò)程中跳鉆或托壓，進(jìn)而提高鉆速、節(jié)約鉆井成本。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種水力振蕩器，包括通過(guò)螺紋連接的振動(dòng)短節(jié)和動(dòng)力短節(jié)，動(dòng)力短節(jié)包括通過(guò)螺紋密封連接的渦輪節(jié)和支撐節(jié)，以及設(shè)置在所述渦輪節(jié)與所述支撐節(jié)內(nèi)部中心的主軸，所述主軸的下端連接有設(shè)置在所述支撐節(jié)內(nèi)部的閥系，所述閥系由上至下依次包括動(dòng)閥座、動(dòng)閥片、定閥片和定閥座，所述動(dòng)閥片與動(dòng)閥座以及定閥片與定閥座之間通過(guò)盈配合固定連接，所述動(dòng)閥片與所述定閥片上分別設(shè)有多個(gè)沿動(dòng)閥片或定閥片的圓周方向均勻分布的第一過(guò)流孔和第二過(guò)流孔，以使所述動(dòng)閥片在所述主軸的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第一過(guò)流孔與所述第二過(guò)流孔交錯(cuò)或重疊形成的重疊區(qū)的過(guò)流面積呈周期性變化。
[0009]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，所述動(dòng)閥片上的所述第一過(guò)流孔與所述定閥片上的所述第二過(guò)流孔一一對(duì)應(yīng)，所述第一過(guò)流孔與所述第二過(guò)流孔的數(shù)量至少為3個(gè)。
[0010]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過(guò)流孔與所述第二過(guò)流孔的數(shù)量均為3-8個(gè)。
[0011]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過(guò)流孔與所述第二過(guò)流孔均為圓形。
[0012]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過(guò)流孔的數(shù)量為3個(gè)，對(duì)于任意一個(gè)第一過(guò)流孔設(shè)置為，沿所述動(dòng)閥片的端面的中心向所述第一過(guò)流孔引的兩條切線的夾角為65-90。。
[0013]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過(guò)流孔的數(shù)量為4個(gè)，對(duì)于任意一個(gè)第一過(guò)流孔設(shè)置為，沿所述動(dòng)閥片的端面的中心向所述第一過(guò)流孔引的兩條切線的夾角為50-80。 。
[0014]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過(guò)流孔的數(shù)量為5個(gè)，對(duì)于任意一個(gè)第一過(guò)流孔設(shè)置為，沿所述動(dòng)閥片的端面的中心向所述第一過(guò)流孔引的兩條切線的夾角為40-60。 。
[0015]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，所述第一過(guò)流孔的數(shù)量為6個(gè)，對(duì)于任意一個(gè)第一過(guò)流孔設(shè)置為，沿所述動(dòng)閥片的端面的中心向所述第一過(guò)流孔引的兩條切線的夾角為35-55。。
[0016]優(yōu)選的是，所述的水力振蕩器，
[0017]所述渦輪節(jié)外部為上殼體，上主軸通過(guò)上軸承組件和上接頭固定于所述上殼體內(nèi)部，所述上接頭與振動(dòng)短節(jié)連接以實(shí)現(xiàn)所述動(dòng)力短節(jié)與振動(dòng)短節(jié)連接，所述上主軸上依次套設(shè)有定子與轉(zhuǎn)子，所述上主軸的上端通過(guò)鎖緊軸鎖緊，所述上主軸的下端分別通過(guò)花鍵套與上過(guò)渡接頭鎖緊與固定；
[0018]所述支撐節(jié)外部為下殼體，下主軸通過(guò)下軸承組件固定于所述下殼體內(nèi)部，其上端通過(guò)花鍵軸與下過(guò)渡接頭固定，其下端依次套設(shè)有中間隔套和扶正軸承以固定所述下主軸，所述下主軸的下端連接所述閥系的動(dòng)閥座，所述定閥座與下接頭連接；
[0019]其中，所述下過(guò)渡接頭與所述上過(guò)渡接頭連接，所述上殼體與所述下殼體連接，以實(shí)現(xiàn)所述支撐節(jié)與所述渦輪節(jié)密封連接，所述花鍵軸與所述花鍵套連接，以實(shí)現(xiàn)所述上主軸與所述下主軸連接形成所述主軸。
[0020]本實(shí)用新型至少包括以下有益效果:
[0021]第一、本實(shí)用新型的水力振蕩器采用渦輪代替螺桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能避免使用螺桿驅(qū)動(dòng)使用的橡膠部件在高溫下易破壞而使水力振蕩器無(wú)法正常工作，同時(shí)節(jié)約了頻繁更換水力振蕩器的成本，提高了工作效率；
[0022]第二、通過(guò)在動(dòng)閥片與定閥片上設(shè)置多個(gè)均勻分布的第一過(guò)流孔和第二過(guò)流孔，以使所述動(dòng)閥片在所述主軸的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述第一過(guò)流孔與所述第二過(guò)流孔交錯(cuò)或重疊形成的重疊區(qū)的過(guò)流面積呈周期性變化，防止了渦輪驅(qū)動(dòng)不能像螺桿驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生離心慣性力以使常規(guī)的動(dòng)閥片上的一個(gè)偏心孔與定閥片上的一個(gè)中心孔進(jìn)行交錯(cuò)或重疊形成重疊區(qū)的過(guò)流面積呈周期性變化；
[0023]第三、本實(shí)用新型的水力振蕩器能夠產(chǎn)生振溫和的振動(dòng)，不會(huì)對(duì)鉆頭或其它鉆具產(chǎn)生破壞，能有效減少鉆具與井壁的摩擦，改善鉆壓傳遞，有效防止鉆進(jìn)過(guò)程中跳鉆或托壓，提高對(duì)工具面的控制，進(jìn)而在大斜度井和水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井中提高鉆速、節(jié)約鉆井成本；
[0024]第四、動(dòng)閥片和定閥片上的一個(gè)過(guò)流孔的面積與任意兩個(gè)過(guò)流孔之間的面積控制為使動(dòng)閥片旋轉(zhuǎn)使重疊區(qū)的過(guò)流面積大于0，故而設(shè)置動(dòng)閥片上過(guò)流孔的數(shù)量與其到動(dòng)閥片的中心引的切線形成的夾角，若重疊區(qū)的過(guò)流面積長(zhǎng)時(shí)間維持在0，則沒(méi)有液體通過(guò)過(guò)流孔，則水力振蕩器無(wú)法正常工作，反之，若過(guò)流面積長(zhǎng)時(shí)間維持在最大值而不改變，水力振蕩器也無(wú)法正常工作。
[0025]本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本實(shí)用新型的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本實(shí)用新型動(dòng)閥片的第一過(guò)流孔和靜閥片的第二過(guò)流孔示意圖；
[0028]圖3是本實(shí)用新型過(guò)流面積與壓力隨時(shí)間變化示意圖；
[0029]圖中:1、渦輪節(jié)，2、支撐節(jié)，3、閥系，101、上接頭，102、鎖緊軸，103、上主軸，104、定子，105、轉(zhuǎn)子，106、上軸承組件，107、上殼體，108、花鍵套，109、上過(guò)渡接頭，201、花鍵軸，202、下過(guò)渡接頭，203、下殼體，204、下主軸，205、下軸承組件，206、中間隔套，207、扶正軸承，208、下接頭，301、動(dòng)閥座，302、動(dòng)閥片，303、定閥片，304、定閥座。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0032]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)現(xiàn)形式，一種水力振蕩器，包括通過(guò)螺紋連接的振動(dòng)短節(jié)和動(dòng)力短節(jié)，動(dòng)力短節(jié)包括通過(guò)螺紋密封連接的渦輪節(jié)I和支撐節(jié)2，以及設(shè)置在所述渦輪節(jié)I與所述支撐節(jié)2內(nèi)部中心的主軸，所述主軸的下端連接有設(shè)置在所述支撐節(jié)2內(nèi)部的閥系3，所述閥系3由上至下依次包括動(dòng)閥座301、動(dòng)閥片302、定閥片303