附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆井工程井下設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油工業(yè)的發(fā)展，在油氣勘探過(guò)程中發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的已探明油氣資源埋藏于深部地層，深井、超深井已成為油氣開(kāi)發(fā)的一種趨勢(shì)。但是在深井、超深井中使用PDC鉆頭時(shí)，由于油氣藏埋藏深、高溫、高壓、地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差，工程地質(zhì)特征復(fù)雜，鉆井復(fù)雜情況多，將會(huì)使鉆井工程面臨各種難題，導(dǎo)致鉆井過(guò)程中鉆頭使用壽命不長(zhǎng)、機(jī)械鉆速低、井深質(zhì)量下降等一系列問(wèn)題，繼而影響整個(gè)鉆井過(guò)程和最終的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]PDC鉆頭是用于非目的層段提速的重要手段，特別的是適應(yīng)于軟至硬地層的鉆進(jìn)。在正常鉆進(jìn)條件下PDC鉆頭能連續(xù)地剪切破碎地層，當(dāng)PDC鉆頭在硬地層鉆進(jìn)時(shí)，通常沒(méi)有足夠的扭矩來(lái)破碎地層巖石，從而使鉆頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)在鉆柱中開(kāi)始聚集扭矩能量，鉆柱發(fā)生扭曲，當(dāng)鉆柱的扭矩能量足夠破碎巖石，鉆頭將超高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)剪切破碎巖石。這種現(xiàn)象就是PDC鉆頭在鉆井過(guò)程中出現(xiàn)粘滑振動(dòng)現(xiàn)象。
[0004]室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐均表明，PDC鉆頭產(chǎn)生的粘滑振動(dòng)是導(dǎo)致鉆頭失效及鉆進(jìn)效率低下的重要因素，會(huì)直接損壞PDC切削齒、降低鉆頭及下部鉆具的使用壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的PDC鉆頭粘滑振動(dòng)的問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器，主要由殼體、射流單元、分流單元和液壓系統(tǒng)總成組成，殼體包括上接頭、下接頭和外筒，射流單元包括分流劈、劈尖、硬質(zhì)合金壓板和左右兩個(gè)外壓板，分流單元包括設(shè)置在射流單元上端的分流壓蓋、連接在射流單元下端的導(dǎo)流板和分流體，液壓系統(tǒng)總成包括液缸端蓋、液壓缸、液缸套、活塞和活塞葉片，上接頭與分流壓蓋之間設(shè)置銅墊和調(diào)整墊，銅墊、調(diào)整墊、分流壓蓋、射流單元、導(dǎo)流板、分流體、液缸端蓋、液壓缸、液缸套、活塞、活塞葉片、上接頭、下接頭、外筒和推力軸承依次密封連接。
[0008]上述上接頭與外筒之間螺紋連接后焊接處理，便于密封；下接頭與外筒采用臺(tái)階孔配合后焊接處理，下接頭與外筒之間固定若干銷釘。
[0009]上述射流單元左右兩個(gè)外壓板通過(guò)定位銷和鎖緊螺栓固定在硬質(zhì)合金壓板上。
[0010]本實(shí)用新型在現(xiàn)場(chǎng)使用中，上接頭用于連接井下動(dòng)力工具或者鉆桿；下接頭用于連接鉆頭，泥漿栗輸出的高壓鉆井液經(jīng)過(guò)上接頭進(jìn)入附壁式射流元件，形成高速射流，高速射流在元件工作腔內(nèi)產(chǎn)生附壁效應(yīng)。假如先附壁于右側(cè)，高壓水由分流機(jī)構(gòu)通道進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)液壓活塞撞擊下接頭砧座。下接頭用螺紋與鉆頭連接，沖擊力傳至鉆頭，完成一次周向扭力沖擊，在活塞行程末了，活塞撞擊下接頭砧座的速度突然為零，缸體內(nèi)流體產(chǎn)生水擊壓力，該壓力通過(guò)控制道形成使射流由右側(cè)通道切換至左側(cè)通道的反饋信號(hào)，流體切換到左側(cè)通道后，進(jìn)入液壓缸另一側(cè)，然后推動(dòng)液缸活塞做返回運(yùn)動(dòng)；同樣當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到死點(diǎn)后，產(chǎn)生水擊作用，反饋信號(hào)將射流切換到右側(cè)通道輸出，如此往返實(shí)現(xiàn)沖擊動(dòng)作。通道的回水則通過(guò)排空孔，經(jīng)過(guò)射流元件側(cè)面通道、分流系統(tǒng)的側(cè)面通道、下接頭砧座過(guò)水通道向下通過(guò)鉆頭水眼流出。
[0011]本實(shí)用新型安裝于鉆具與鉆頭之間，利用部分鉆井液的流體能量，通過(guò)附壁式雙穩(wěn)射流原件進(jìn)行流道切換，驅(qū)動(dòng)內(nèi)部活塞，在封閉的區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生一定頻率的圓周往復(fù)沖擊，并施加于PDC鉆頭上，與穩(wěn)態(tài)的鉆具扭矩共同作用于鉆頭，實(shí)現(xiàn)扭力沖擊鉆井?？朔薖DC鉆頭卡滑現(xiàn)象的同時(shí)平衡鉆柱扭轉(zhuǎn)震蕩，改善鉆柱配套組件的工作環(huán)境，延長(zhǎng)鉆柱配套組件的使用壽命，提高從轉(zhuǎn)盤(pán)或頂驅(qū)到鉆頭的能量傳遞效率。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]1、附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器高壓水流切換由射流元件單獨(dú)完成，除液壓缸活塞外無(wú)其他運(yùn)動(dòng)部件，沖擊器工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；
[0014]2、附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器活塞錘沖擊下接頭時(shí)，始終做加速運(yùn)動(dòng)，有利于提高單次沖擊功；
[0015]3、附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器在工作時(shí)沒(méi)有閥門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉，對(duì)尚壓管路系統(tǒng)振動(dòng)小，鉆具工作平穩(wěn)，能量損失少；
[0016]4、附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件少，有利于沖擊器啟動(dòng)，停止，安裝、拆卸等；
[0017]5、附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器的工作條件不受圍壓、溫度、介質(zhì)密度等沖洗介質(zhì)狀態(tài)的影響，同時(shí)具有抗尚壓性能，適于深井鉆進(jìn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型射流單元的主視圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型射流單元的左視圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型射流單元的右視圖；
[0023]圖5是圖2中A-A截面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是本實(shí)用新型液壓系統(tǒng)總成的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0025]圖7是本實(shí)用新型沖擊部分的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0026]圖中I銅墊、2調(diào)整墊、3分流壓蓋、4射流單元、5推力軸承、6分流劈、7劈尖、8硬質(zhì)合金壓板、9外壓板、10外壓板、11定位銷、12鎖緊螺栓、13導(dǎo)流板、14分流體、15液缸端蓋、16液壓缸、17液缸套、18活塞、19活塞葉片、20上接頭、21下接頭、22外筒、23銷釘、24下接頭砧座。
[0027]【具體實(shí)施方式】:
[0028]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所不，一種附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器，主要由殼體、射流單元4、分流單元和液壓系統(tǒng)總成組成，殼體包括上接頭20、下接頭21和外筒22，射流單元包括分流劈6、劈尖7、硬質(zhì)合金壓板8、外壓板9和外壓板10，外壓板9和外壓板10通過(guò)定位銷11和鎖緊螺栓12固定在硬質(zhì)合金壓板8上，分流單元包括設(shè)置在射流單元4上端的分流壓蓋3、連接在射流單元下端的導(dǎo)流板13和分流體14，液壓系統(tǒng)總成包括液缸端蓋15、液壓缸16、液缸套17、活塞18和活塞葉片19，上接頭20與分流壓蓋3之間設(shè)置銅墊I和調(diào)整墊2，銅墊1、調(diào)整墊2、分流壓蓋3、射流單元4、導(dǎo)流板13、分流體14、液缸端蓋15、液壓缸16、液缸套17、活塞18、活塞葉片19、上接頭20、下接頭21、外筒22和推力軸承5依次密封連接，上接頭20與外筒22之間螺紋連接后焊接處理，便于密封；下接頭21與外筒22采用臺(tái)階孔配合后焊接處理，下接頭21與外筒22之間固定若干銷釘23。
[0029]本實(shí)用新型在現(xiàn)場(chǎng)使用中，上接頭用于連接井下動(dòng)力工具或者鉆桿；下接頭用于連接鉆頭，泥漿栗輸出的高壓鉆井液經(jīng)過(guò)上接頭進(jìn)入附壁式射流元件，形成高速射流，高速射流在元件工作腔內(nèi)產(chǎn)生附壁效應(yīng)。假如先附壁于右側(cè)，高壓水由分流機(jī)構(gòu)通道進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)液壓活塞撞擊下接頭砧座。下接頭用螺紋與鉆頭連接，沖擊力傳至鉆頭，完成一次周向扭力沖擊，在活塞行程末了，活塞撞擊下接頭砧座的速度突然為零，缸體內(nèi)流體產(chǎn)生水擊壓力，該壓力通過(guò)控制道形成使射流由右側(cè)通道切換至左側(cè)通道的反饋信號(hào)，流體切換到左側(cè)通道后，進(jìn)入液壓缸另一側(cè)，然后推動(dòng)液缸活塞做返回運(yùn)動(dòng)；同樣當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到死點(diǎn)后，產(chǎn)生水擊作用，反饋信號(hào)將射流切換到右側(cè)通道輸出，如此往返實(shí)現(xiàn)沖擊動(dòng)作。通道的回水則通過(guò)排空孔，經(jīng)過(guò)射流元件側(cè)面通道、分流系統(tǒng)的側(cè)面通道、下接頭砧座24過(guò)水通道向下通過(guò)鉆頭水眼流出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器，其特征是主要由殼體、射流單元、分流單元和液壓系統(tǒng)總成組成，殼體包括上接頭、下接頭和外筒，射流單元包括分流劈、劈尖、硬質(zhì)合金壓板和左右兩個(gè)外壓板，分流單元包括設(shè)置在射流單元上端的分流壓蓋、連接在射流單元下端的導(dǎo)流板和分流體，液壓系統(tǒng)總成包括液缸端蓋、液壓缸、液缸套、活塞和活塞葉片，上接頭與分流壓蓋之間設(shè)置銅墊和調(diào)整墊，銅墊、調(diào)整墊、分流壓蓋、射流單元、導(dǎo)流板、分流體、液缸端蓋、液壓缸、液缸套、活塞、活塞葉片、上接頭、下接頭、外筒和推力軸承依次密封連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器，其特征是上接頭與外筒之間螺紋連接后焊接處理；下接頭與外筒采用臺(tái)階孔配合后焊接處理，下接頭與外筒之間固定若干銷釘。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器，其特征是射流單元左右兩個(gè)外壓板通過(guò)定位銷和鎖緊螺栓固定在硬質(zhì)合金壓板上。
【專利摘要】附壁式雙穩(wěn)射流扭力沖擊器，主要由殼體、射流單元、分流單元和液壓系統(tǒng)總成組成，殼體包括上接頭、下接頭和外筒，射流單元包括分流劈、劈尖、硬質(zhì)合金壓板和左右兩個(gè)外壓板，分流單元包括設(shè)置在射流單元上端的分流壓蓋、連接在射流單元下端的導(dǎo)流板和分流體，液壓系統(tǒng)總成包括液缸端蓋、液壓缸、液缸套、活塞和活塞葉片，上接頭與分流壓蓋之間設(shè)置銅墊和調(diào)整墊。本實(shí)用新型克服了PDC鉆頭卡滑現(xiàn)象的同時(shí)平衡鉆柱扭轉(zhuǎn)震蕩，改善鉆柱配套組件的工作環(huán)境，延長(zhǎng)鉆柱配套組件的使用壽命，提高從轉(zhuǎn)盤(pán)或頂驅(qū)到鉆頭的能量傳遞效率。
【IPC分類】E21B4/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204827220
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520590790
【發(fā)明人】王春秀, 趙志剛, 肖署光, 石寧, 馮婷婷, 邱煥龍, 王玉卓, 崔玉國(guó), 譚玉榮
【申請(qǐng)人】山東陸海石油技術(shù)股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月8日