[發明專利]一種馬達驅動的鉆柱軸向振蕩減阻工具

無效

• 申請號: 201210368489.9
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103697107A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 張輝;吳仲華;溫林榮;聶云飛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本發明涉及一種用于石油、天然氣大位移水平井鉆井作業過程中用到的馬達驅動的鉆柱軸向振蕩減阻工具。

背景技術

石油、天然氣鉆探過程中大位移井鉆井會產生鉆遇多夾層、鉆壓傳遞不佳、機械鉆速太低、鉆柱發生彎曲和屈曲、扭矩波動、工具面控制不佳、嚴重彎曲井眼等問題，導致鉆柱摩阻過大，鉆壓下傳困難，馬達驅動的鉆柱軸向振蕩減阻工具可以作為解決上述問題的手段，克服以上問題即通過變靜摩擦為動摩擦降低摩擦力實現鉆壓的準確傳遞。檢索“軸向減阻振蕩工具”關鍵詞，無符合條件的公開專利存在。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大位移井鉆井過程中通過自身產生的縱向振動來減少井下鉆具組合與井眼之間摩阻的馬達驅動式的鉆柱軸向振蕩減阻工具，使鉆壓準確有效的傳遞到鉆頭上，可以應用在所有泥漿鉆井工藝中，特別是在有螺桿的定向鉆進過程中應用來改善鉆壓的傳遞，減少扭轉振動。馬達驅動的鉆柱軸向振蕩減阻工具可以突破大位移井的鉆進深度的限制，使大位移井的靶點更遠，用最簡單有效的方式加強動力鉆具各方面的性能。

本發明的技術方案是：一種馬達驅動的鉆柱軸向振蕩減阻工具，主要由振蕩短節、容積馬達和盤閥短節三部分依次串聯構成，所述的振蕩短節包括中空的花鍵心軸、花健體、中筒體和下筒體；花健體、中筒體和下筒體軸向依次連接后套裝在花鍵心軸的外圍，其形成的環形空間通過花鍵心軸和中筒體之間的密封接頭分為上部的潤滑腔和下部的彈簧腔；彈簧腔內自上而下裝有碟簧和調節環；限位接頭和承壓活塞位于調節環下方并與花鍵心軸固聯，同時與下筒體形成滑動配合；下筒體上設有與彈簧腔連通的呼吸孔；所述的盤閥短節包括與容積馬達轉子連接的上盤閥接頭內的上盤閥和固定在下盤閥接頭上的下盤閥，上盤閥和下盤閥緊密貼合并且截面上都設有偏心圓孔。

容積馬達轉子連接的上盤閥的連接方式為：容積馬達通過聯軸器與上盤閥閥桿連接，其中聯軸器與上盤閥閥桿的連接采用平鍵連接。上盤閥閥桿上部插入聯軸器內腔，聯軸器內腔裝有彈簧，聯軸器下方設有鎖緊帽；上盤閥和下盤閥均為耐磨材料。振蕩短節、容積馬達和盤閥短節三部分通過螺紋接頭依次串聯；下筒體通過固聯的下接頭與容積馬達連接。下筒體上的呼吸孔裝有過濾絲堵；承壓活塞與下筒體之間裝有活塞鎖緊環、V形密封圈、擋環。

本發明的鉆柱軸向振蕩減阻工具的工作原理是：花鍵心軸上部設有縮徑，花鍵心軸中部軸向上有碟簧加載，碟簧位于密封接頭與承壓活塞之間，花鍵心軸與中筒體構成彈簧腔，當下部盤閥排量變化作用在花鍵心軸下部的承壓活塞面上，產生壓力作用在工具心軸上，花鍵心軸相對花鍵體上移，花鍵心軸突出花鍵體的部分伸長，壓力消失，碟簧使心軸返回初始位置；在中筒體上設有呼吸孔，使鉆具內外形成壓力差，呼吸孔上設有過濾絲堵。容積馬達主要包括防掉總成、定子、轉子，防掉總成與轉子相連，轉子下端連接筒上盤閥相連的聯軸器，采用2:1容積式馬達，確保盤閥產生排量及壓力波動頻率與MWD等井下測量工具頻率不互相干擾。盤閥短節主要包括聯軸器、聯軸器通過平鍵連接的上盤閥、下盤閥以及上盤閥外接頭及下盤閥外接頭，馬達轉子通過聯軸器、鍵與上盤閥相連，上盤閥上有偏心圓孔，上盤閥為動盤閥，處于旋轉掃略運動狀態，下盤閥上為偏心橢圓孔，下盤閥為定盤閥，固定在下盤閥外接頭內部，上盤閥閥桿上部插入聯軸器，聯軸器內腔彈簧壓緊上盤閥閥桿。上下盤閥為耐磨材料，并且二者緊密配合。

振蕩短節心軸伸長復位即心軸振蕩，可通過碟簧對合、疊合數目配合調節環調整，使心軸產生振蕩幅度可調，產生微小幅度振蕩，避免因振蕩幅度過大損害儀器。振蕩短節花健體注油孔通過注油泵注入潤滑油，花鍵腔內充滿潤滑油，確保內外花鍵以及花健體及花鍵心軸縮頸潤滑。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明通過自身產生的縱向振動來提高鉆進過程中鉆壓傳遞的有效性和減少井下鉆具組合與井眼之間的摩阻，這就意味著馬達驅動式的鉆柱軸向振蕩減阻工具可以應用在所有的鉆進模式中，隨著當前的井眼越來越不規則，大位移井鉆進模式必須面臨更大的挑戰，馬達驅動的鉆柱軸向振蕩減阻工具通過簡單有效的方式，可以配合所有公司的MWD系統使用，在大位移井鉆進過程中，通過有效的提高機械鉆速，減少牙輪鉆頭鉆具的起下鉆次數，降低鉆具組合粘卡機率，使大位移井鉆進更加容易和有效。

附圖說明

圖1為本發明的鉆柱軸向振蕩減阻工具上半部分結構示意圖。

圖2為本發明的鉆柱軸向振蕩減阻工具下半部分結構示意圖。

圖3為圖1沿A_A面的剖視圖。

圖4為圖2沿B-B面的剖視圖。