[發明專利]鉆井井下渦輪驅動隨鉆振動器

有效

• 申請號: 201210437809.1
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102913165A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 馮建宇;吳曉毅
• 申請（專利權）人: 北京六合偉業科技股份有限公司
• 主分類號: E21B28/00
• 分類號: E21B28/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及石油鉆探定向井鉆井領域，特別涉及一種鉆井隨鉆振動器。?

背景技術

目前石油鉆探方面的定向井鉆井施工中，鉆頭的旋轉動力主要依靠渦輪鉆具和螺桿鉆具提供。其特點是鉆柱為滑動鉆進，鉆頭是旋轉鉆進。特別是水平井和大位移井的施工,鉆具在井中主要分成三個段，即直井段，斜井段和水平段。處于斜井段和水平段這部分鉆具由于自重作用，在鉆柱的軸向上會產生摩阻力，使井口所加的鉆壓不能全部加在井底的鉆頭上，因此影響了正常鉆進。為了減小摩阻力可在水平段或斜井段鉆柱中設置一個振動器，使鉆柱在鉆進過程中在軸向上處于連續振動狀態中，以克服一部分摩阻力，使鉆頭上所加鉆壓得到改善。但目前已有的振動器的驅動力來自于振動器自身所帶的螺桿馬達；這種類型的振動器造價高，壽命短，而且對其下部設置的隨鉆儀器發出的泥漿脈沖有阻礙作用。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鉆井井下渦輪驅動隨鉆振動器。該隨鉆振動器的驅動力采用渦輪。該隨鉆振動器特點是造價低，使用壽命長，而且鉆柱內流體連通，對其下部設置的隨鉆儀器發出的泥漿脈沖沒有阻礙作用。?

本發明所采取的技術方案是：一種鉆井井下渦輪驅動隨鉆振動器，該振動器一般連接在井下水平段鉆柱中或斜井段的鉆柱中。該振動器從上往下外側順序相連的是：振動中心筒、振動傳動筒、主外筒和下接頭，其中振動傳動筒上部內側與振動中心筒對應部位采用花鍵相連，用來傳遞鉆柱周向扭轉力，振動傳動筒下部與主外筒采用絲扣連接，主外筒的下部與下接頭也采用絲扣連接，并用下接頭O型密封圈對水眼與環空進行靜態隔離密封；振動中心筒下部外側對應主外筒上部內側的環空從上往下順序設置了碟簧上墊環、碟簧片、碟簧下墊環和振動活塞筒，其中振動活塞筒與振動中心筒用絲扣連接，并且振動中心筒下端設有中心筒O型密封圈對其進行水眼與環空的靜態隔離密封，振動活塞筒下端設有活塞筒Y型密封圈對其進行水眼與環空的動態隔離密封；主外筒下部內側從上往下順序設置了渦輪定子套、渦輪支撐外筒、上軸承套外筒和下軸承套，它們的中心在軸向上設有中心軸，中心軸從上往下順序相連的是軸端壓帽、渦輪轉子、上軸承內環支撐、以及由軸承端部內環、軸承端部外環、軸承內環、軸承外環和鋼珠組成的上軸承組、其下部是同樣結構的下軸承組、再下面是下軸承內環筒和軸端壓帽，其中渦輪轉子與中心軸通過健傳遞扭矩，上下軸承組均設有軸承外環頂套，上軸承套外筒與上軸承套通過焊接塊的焊接成為剛性連接，上軸承套外側設置成一對螺旋面，該螺旋面匯聚相交于扇形流道，中心軸的中部設有凸出的扇形旋轉閥塊。?

當泥漿流過隨鉆振動器時，通過渦輪副作用泥漿流動的動能就會轉換成渦輪轉子旋轉的機械能驅動中心軸旋轉，由此中心軸上的扇形旋轉閥塊也將隨之旋轉。當扇形旋轉閥塊轉到扇形流道處重合時，由于流道面積變小使流體的上游出現脈動高壓，該脈動高壓作用在振動活塞筒的下端部和旋轉閥塊的上端部就會產生一個軸向力，該軸向力使碟簧片壓縮，鉆柱伸長；當扇形旋轉閥塊與扇形流道轉到不相重位置時脈動高壓消失，碟簧片回位，隨之伸長的鉆柱也回位，由此形成一次振動。扇形旋轉閥塊轉速的快慢決定了隨鉆振動器的振動頻率。由于水平段或斜井段鉆柱的振動使鉆具對井壁的摩阻降低，因而地面所加鉆壓能正常加到鉆頭上，從而解決了本發明要解決的技術問題。另一方面，渦輪加工方便，使用壽命長，維護也方便。?

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1為本發明隨鉆振動器主體總成的縱向剖面構造圖。?

圖2是圖1的A-A橫向剖面構造圖。?

圖3是圖1的B-B橫向剖面構造圖。?

圖4是圖1位于C段的部分剖面構造圖。?

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種鉆井井下渦輪驅動隨鉆振動器，該振動器從上往下外側順序相連的是：振動中心筒1、振動傳動筒2、主外筒3和下接頭23，其中振動傳動筒2上部內側與振動中心筒1對應部位采用花鍵32相連，用來傳遞鉆柱周向扭轉力，振動傳動筒2下部與主外筒3采用絲扣連接，主外筒3的下部與下接頭23也采用絲扣連接，并用下接頭O型密封圈22密封；振動中心筒1下部外側對應主外筒3上部內側的環空從上往下順序設置了碟簧上墊環4、碟簧片5、碟簧下墊環6和振動活塞筒7，其中振動活塞筒7與振動中心筒1用絲扣連接，并且振動中心筒1下端設有中心筒O型密封圈9，振動活塞筒7下端設有活塞筒Y型密封圈8；主外筒3下部內側從上往下順序設置了渦輪定子套10、渦輪支撐外筒31、上軸承套外筒16和下軸承套20，它們的中心在軸向設有中心軸19，中心軸19從上往下順序相連的是軸端壓帽11、渦輪轉子14、上軸承內環支撐15、由軸承端部內環24、軸承端部外環25、軸承內環26、軸承外環27和鋼珠30組成的上軸承組、下軸承組（結構與上軸承組相同）、下軸承內環筒21和軸端壓帽11，其中渦輪轉子14與中心軸19通過健13傳遞扭矩，上下軸承組均設有軸承外環頂套18，上軸承套外筒16與上軸承套17通過焊接塊28的焊接成為剛性連接，上軸承套17外側設置成一對螺旋面36，該螺旋面36匯聚相交與扇形流道33，中心軸19的中部設有凸出的扇形旋轉閥塊37。