鉆井提速裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動(dòng)力短節(jié)、與所述動(dòng)力短節(jié)連接的、位于下方的振動(dòng)短節(jié)以及容納所述動(dòng)力短節(jié)和振動(dòng)短節(jié)的殼體，其特征在于，所述動(dòng)力短節(jié)包括可軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪軸，所述振動(dòng)短節(jié)包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸的外壁面設(shè)有偏心轉(zhuǎn)子。本實(shí)用新型通過鉆井液驅(qū)動(dòng)渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)周向振動(dòng)，改變管柱與井壁的接觸條件，使鉆頭能更有效的剪切破碎地層，增大機(jī)械鉆速；有效的消除粘滑現(xiàn)象，延長機(jī)械壽命。
【專利說明】
鉆井提速裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種降低鉆井摩擦阻力的鉆井提速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國各大油田開發(fā)大斜度井、水平井及水平分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的數(shù)量增加，如何有效地向鉆頭施加鉆壓成為人們普遍關(guān)注的問題。目前，鉆井主要通過復(fù)合鉆井和井下動(dòng)力鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)兩種方式。由于這些井結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致沿程水力損失增加，井底鉆頭可用水馬力相當(dāng)?shù)?，一般都是靠鉆柱的自身重量向鉆頭施加鉆壓破碎巖石。然而，在斜度井、水平井及水平井的鉆井施工中，這些傳統(tǒng)的加壓方式受到一定的限制，其存在的主要問題在于:由于井斜較大，鉆柱自身重量在經(jīng)驗(yàn)方向的分量小或近似為零，很難滿足預(yù)先設(shè)計(jì)的鉆壓;水平井中，由于鉆柱自身重量對井壁的正壓力大，增加了鉆具在井壁上的摩阻，從而制約了向鉆頭施加有效的鉆壓；由于施工的水平段越來越長，然而在井斜大的井段施工過程中，往往會(huì)出現(xiàn)托壓、粘卡等現(xiàn)象;對于復(fù)合鉆進(jìn)，尤其是在井下動(dòng)力鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中，無法保證給鉆頭施加真實(shí)有效的鉆壓，嚴(yán)重影響全井平均機(jī)械鉆速以及鉆井周期。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是提供一種便于向鉆頭有效施壓，提高鉆井效率的鉆井提速裝置。
[0005]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)，提供了一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動(dòng)力短節(jié)、與所述動(dòng)力短節(jié)連接的、位于下方的振動(dòng)短節(jié)以及容納所述動(dòng)力短節(jié)和振動(dòng)短節(jié)的殼體，所述動(dòng)力短節(jié)包括可軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪軸，所述振動(dòng)短節(jié)包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸的外壁面設(shè)有偏心轉(zhuǎn)子。
[0006]優(yōu)選地，所述動(dòng)力短節(jié)還包括由若干個(gè)渦輪組成的渦輪組，所述渦輪組驅(qū)動(dòng)所述渦輪軸和所述轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。
[0007]優(yōu)選地，任意一個(gè)所述渦輪包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子分別與殼體和渦輪軸通過過度配合進(jìn)行連接。
[0008]優(yōu)選地，所述渦輪組的上端和下端均設(shè)置第一扶正軸承，以對所述渦輪軸進(jìn)行徑向限位。
[0009]優(yōu)選地，所述渦輪軸的下段軸線處以及所述轉(zhuǎn)子軸的軸線處設(shè)有貫通的流道，所述渦輪軸上設(shè)有與所述流道連通的四個(gè)徑向均布的通孔，在所述通孔的入口處設(shè)置限流套，所述限流套的下端設(shè)置分流套，所述限流套與所述渦輪軸和所述分流套之間皆留有間隙供流體通過。
[0010]優(yōu)選地，所述渦輪軸上位于所述分流套下端設(shè)置推力軸承，以對所述渦輪軸進(jìn)行軸向限位。
[0011]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子軸的下端設(shè)置第二扶正軸承。
[0012]優(yōu)選地，所述殼體的頂部和底部分別螺紋連接上接頭和下接頭，以對所述動(dòng)力短節(jié)和所述振動(dòng)短節(jié)進(jìn)行軸向限位。
[0013]本實(shí)用新型至少包括以下有益效果:
[0014]1、通過周向沖擊振動(dòng)減摩降阻工具可使管柱產(chǎn)生高頻周向振動(dòng)，使靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦，有效減小管柱外壁與井壁的摩擦系數(shù)，使得鉆頭處能獲得有效鉆壓，從而避免水平井及大斜度井的加壓中因重力分力、浮力和摩擦力影響而造成的假加壓問題。另外運(yùn)用該工具使鉆頭能有效的剪切破碎地層，增大機(jī)械鉆速;有效的消除粘滑現(xiàn)象，延長機(jī)械壽命。
[0015]2、利用限流套改變鉆井液的流動(dòng)方向，使鉆井液經(jīng)渦輪軸的通孔流入渦輪軸與轉(zhuǎn)子軸的流道中，能減弱鉆井液對偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。
[0016]本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本實(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。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型中動(dòng)力節(jié)段的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型中振動(dòng)節(jié)段的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0020]需要說明的是，下述實(shí)施方案中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得;在本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0021]本實(shí)用新型提供一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動(dòng)力短節(jié)、與所述動(dòng)力短節(jié)連接的、位于下方的振動(dòng)短節(jié)以及容納所述動(dòng)力短節(jié)和振動(dòng)短節(jié)的殼體，所述動(dòng)力短節(jié)包括可軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪軸，所述振動(dòng)短節(jié)包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸的外壁面設(shè)有偏心轉(zhuǎn)子。
[0022]其中，所述動(dòng)力短節(jié)還包括由若干個(gè)渦輪組成的渦輪組，所述渦輪組驅(qū)動(dòng)所述渦輪軸和所述轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。
[0023]其中，任意一個(gè)所述渦輪包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子分別與殼體和渦輪軸通過過度配合進(jìn)行連接。
[0024]其中，所述渦輪組的上端和下端均設(shè)置第一扶正軸承，以對所述渦輪軸進(jìn)行徑向限位。
[0025]其中，所述渦輪軸的下段軸線處以及所述轉(zhuǎn)子軸的軸線處設(shè)有貫通的流道，所述渦輪軸上設(shè)有與所述流道連通的四個(gè)徑向均布的通孔，在所述通孔的入口處設(shè)置限流套，所述限流套的下端設(shè)置分流套，所述限流套與所述渦輪軸和所述分流套之間皆留有間隙供流體通過。
[0026]其中，所述渦輪軸上位于所述分流套下端設(shè)置推力軸承，以對所述渦輪軸進(jìn)行軸向限位。
[0027]其中，所述轉(zhuǎn)子軸的下端設(shè)置第二扶正軸承。
[0028]其中，所述殼體的頂部和底部分別螺紋連接上接頭和下接頭，以對所述動(dòng)力短節(jié)和所述振動(dòng)短節(jié)進(jìn)行軸向限位。
[0029]為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方法，下面結(jié)合附圖進(jìn)行闡述。
[0030]如圖1-2所示，一種鉆井提速裝置，包括動(dòng)力短節(jié)和振動(dòng)短節(jié)，其中動(dòng)力短節(jié)由上接頭11、殼體10、第一扶正軸承8、渦輪軸6、渦輪組7、3個(gè)隔環(huán)5、限流套4、分流套3、推力軸承2組成，振動(dòng)短節(jié)主要由下接頭12、轉(zhuǎn)子軸17、偏心轉(zhuǎn)子16、螺母14、第二扶正軸承13組成。殼體1上端與上接頭11通過螺紋連接，殼體1下端與下接頭12通過螺紋連接的方式連接。禍輪軸6為變截面軸，其上端面制作有一字型槽，以便于組裝，渦輪軸6上安裝有渦輪組7，所述渦輪組7包括若干個(gè)渦輪，任意一個(gè)渦輪的定子和轉(zhuǎn)子分別與殼體10和渦輪軸6通過過度配合進(jìn)行連接與固定，渦輪組7兩端安裝有第一扶正軸承8，渦輪軸6的下斷軸線處設(shè)有流道以及四個(gè)徑向均布的通孔，在通孔的入口安裝有限流套4，限流套4下端安裝有分流套3，限流套4與渦輪軸6、分流套3皆留有間隙供流體通過，在分流套3的下端安裝有推力軸承2。所述的第一扶正軸承8、渦輪組7、限流套4、分流套3通過隔環(huán)5進(jìn)行限位并在調(diào)整殼體10的壓緊作用下固定在殼體10的內(nèi)部。渦輪軸6的下端有外螺紋，用于連接轉(zhuǎn)子軸17，轉(zhuǎn)子軸17的軸線處制作有流道，外壁面制作有一個(gè)凸臺(tái)和鍵槽，凸臺(tái)用于偏心轉(zhuǎn)子16組的軸向限位，偏心轉(zhuǎn)子16與轉(zhuǎn)子軸17通過鍵連接，并通過螺母14進(jìn)行固定。
[0031]轉(zhuǎn)子軸17的下端臺(tái)階面安裝有第二扶正軸承13。第二扶正軸承13與推力軸承2的共同作用下可以保證渦輪軸6與轉(zhuǎn)子軸17自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并且不產(chǎn)生軸向和徑向位移。渦輪軸6在渦輪組7的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸17旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子軸17的旋轉(zhuǎn)可以驅(qū)動(dòng)偏心轉(zhuǎn)子16轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)動(dòng)可以作為振動(dòng)源使本實(shí)用新型鉆井提速裝置產(chǎn)生周向振動(dòng)，由于偏心轉(zhuǎn)子16有多組，質(zhì)量大，能產(chǎn)生較大的振動(dòng)能量，從而可以引起與之相連的管柱產(chǎn)生共振。由于本實(shí)用新型的動(dòng)力源為渦輪組7，轉(zhuǎn)速高，能產(chǎn)生較高的振動(dòng)頻率。管柱的周向振動(dòng)能有效改變管柱與井壁的接觸情況，使管柱與井壁之間的摩擦系數(shù)得到降低。
[0032]為減少推力軸承2的失效，通過限流套4改變鉆井液的流道，并在分流套3的配合作用下使少量鉆井液流入推力軸承2，起到潤滑作用。利用限流套4改變鉆井液的流動(dòng)方向，使鉆井液經(jīng)渦輪軸的徑向通孔流入渦輪軸與轉(zhuǎn)子軸的軸向流道中，能減弱鉆井液對偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，提高偏心轉(zhuǎn)子16的振動(dòng)效率。該水力振蕩器的徑向振動(dòng)頻率高，不會(huì)對井壁產(chǎn)生破壞。
[0033]本實(shí)用新型可使管柱產(chǎn)生高頻周向振動(dòng)，使靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦，有效減小管柱外壁與井壁的摩擦系數(shù)，使得鉆頭處能獲得有效鉆壓，從而避免水平井及大斜度井的加壓中因重力分力、浮力和摩擦力影響而造成的假加壓問題。另外運(yùn)用該工具使鉆頭能有效的剪切破碎地層，增大機(jī)械鉆速;有效的消除粘滑現(xiàn)象，延長機(jī)械壽命。
[0034]盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆井提速裝置，包括位于上方的動(dòng)力短節(jié)、與所述動(dòng)力短節(jié)連接的、位于下方的振動(dòng)短節(jié)以及容納所述動(dòng)力短節(jié)和振動(dòng)短節(jié)的殼體，其特征在于，所述動(dòng)力短節(jié)包括可軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪軸，所述振動(dòng)短節(jié)包括與所述渦輪軸螺紋連接的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸的外壁面設(shè)有偏心轉(zhuǎn)子。2.如權(quán)利要求1所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述動(dòng)力短節(jié)還包括由若干個(gè)渦輪組成的渦輪組，所述渦輪組驅(qū)動(dòng)所述渦輪軸和所述轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。3.如權(quán)利要求2所述的鉆井提速裝置，其特征在于，任意一個(gè)所述渦輪包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子分別與殼體和渦輪軸通過過度配合進(jìn)行連接。4.如權(quán)利要求3所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述渦輪組的上端和下端均設(shè)置第一扶正軸承，以對所述渦輪軸進(jìn)行徑向限位。5.如權(quán)利要求3所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述渦輪軸的下段軸線處以及所述轉(zhuǎn)子軸的軸線處設(shè)有貫通的流道，所述渦輪軸上設(shè)有與所述流道連通的四個(gè)徑向均布的通孔，在所述通孔的入口處設(shè)置限流套，所述限流套的下端設(shè)置分流套，所述限流套與所述渦輪軸和所述分流套之間皆留有間隙供流體通過。6.如權(quán)利要求5所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述渦輪軸上位于所述分流套下端設(shè)置推力軸承，以對所述渦輪軸進(jìn)行軸向限位。7.如權(quán)利要求5所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸的下端設(shè)置第二扶正軸承。8.如權(quán)利要求5所述的鉆井提速裝置，其特征在于，所述殼體的頂部和底部分別螺紋連接上接頭和下接頭，以對所述動(dòng)力短節(jié)和所述振動(dòng)短節(jié)進(jìn)行軸向限位。
【文檔編號】E21B19/08GK205638230SQ201620310662
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】余長柏, 潘靈永, 錢偉強(qiáng), 王杰, 李紅
【申請人】中石化石油工程機(jī)械有限公司研究院