[發明專利]鉆柱激振減阻工具

有效

• 申請號: 201310095502.2
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103174791A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 管志川;張會增;玄令超;史玉才;廖華林;張洪寧;劉永旺;許玉強
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;E21B7/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝

技術領域

本發明涉及石油、天然氣鉆井工具領域，特別是涉及一種激發鉆柱產生周期性振動的鉆井減阻工具。

背景技術

在大斜度井（即鉆井斜長與垂深之比大于2，井斜角在60o～86°的定向井）長水平段和頁巖氣水平井（井斜角達到或接近90°，井身沿著水平方向鉆進一定長度的井）鉆進過程中，部分鉆柱靠在下井壁上，鉆柱與井壁之間會產生很大的摩阻和扭矩，導致鉆壓和扭矩無法順利地施加到鉆頭上，產生“拖壓”現象，導致機械鉆速很低；另，鉆柱與井壁之間巨大的摩阻會使鉆柱產生“粘滑振動”現象，鉆頭轉速可以瞬間達到很大值，很容易造成鉆柱破壞，因此在大斜度井長水平段、頁巖氣水平井鉆進過程中，高摩阻和扭矩導致的“拖壓”和“粘滑振動”成為影響鉆進效率的重要因素。

針對大斜度井長水平段、頁巖氣水平井鉆進過程中的“拖壓”及“粘滑振動”現象導致鉆進效率低下的問題，研究表明：振動可以改變摩擦副之間的摩擦狀態，使摩擦副之間的摩擦系數降低，因此，如何將振動減阻技術應用于大斜度井長水平段、頁巖氣水平井鉆柱減阻，以提高大斜度井長水平段、頁巖氣水平井的機械鉆速和保障鉆井安全，是高摩阻井鉆井技術的一個重要方向。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是：大斜度井長水平段、頁巖氣水平井鉆進過程中存在的“拖壓”和“粘滑振動”問題。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種鉆柱激振減阻工具，該工具包括雙母套筒和插裝在其兩端的上部雙公接頭和下部雙公接頭，所述雙母套筒、上部雙公接頭和下部雙公接頭均為中空設置，該工具還包括動力裝置和偏心軸，其中：所述動力裝置位于上部雙公接頭內，用于提供旋轉動力；所述偏心軸與所述動力裝置相連接，且偏心軸的同心段通過扶正軸承安裝在雙母套筒的中空腔內，其偏心段能在雙母套筒內旋轉，用于提供周期性的偏心力，該偏心力驅使該工具產生周期性振動。

優選的，所述動力裝置包括動力軸，所述動力軸的一端沿軸向延伸至雙母套筒內。

優選的，所述偏心軸一端的同心段與動力軸通過聯軸器固定連接。

優選的，所述偏心軸另一端的同心段延伸至所述下部雙公接頭內。

優選的，所述聯軸器、偏心軸和動力軸內設置有相連通的中空腔。

優選的，所述偏心軸兩端的同心段上分別設有與扶正軸承相卡合的軸肩，用于實現扶正軸承的軸向定位。

優選的，所述軸肩設置為套裝在偏心軸上的定位套筒。

優選的，所述雙母套筒包括內設有聯軸器的上部雙母套筒和內設有偏心軸偏心段的下部雙母套筒，所述上部雙母套筒和下部雙母套筒通過中空的中部雙公接頭相連接。

優選的，所述中部雙公接頭和下部雙公接頭的中空腔內分別設有與偏心軸同心段相適配的密封裝置。

優選的，所述下部雙母套筒與偏心軸之間的空腔內充裝有潤滑油。

（三）有益效果

本發明提供的鉆柱激振減阻工具，通過動力裝置驅使偏心軸旋轉產生偏心力，進而由該偏心力驅使減阻工具及其附近鉆柱產生周期性的振動，使得鉆柱作用在井壁上的正壓力周期性的減小，使鉆柱與井壁間的靜摩擦變為動摩擦，顯著減小鉆柱與井壁之間的摩阻和扭矩，有效消除大斜度井長水平段、頁巖氣水平井鉆進過程中存在的“拖壓”和“粘滑振動”現象；進一步的，本發明的振動減阻工具，通過兩端的雙公接頭可安裝在鉆柱的任意段，實用價值高；再進一步的，該減阻工具通過巧妙設置的密封裝置，使得偏心軸及扶正軸承位于一密閉腔內，在該密閉腔內充裝的潤滑油起到對扶正軸承的潤滑和散熱作用，充分提高了該工具的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明的實施例1結構原理圖；

圖2是本發明的實施例1的A向剖視圖；

圖3是本發明的實施例2結構原理圖；

其中：1、雙母套筒，1-1、上部雙母套筒，1-2、下部雙母套筒，2、上部雙公接頭，3、下部雙公接頭，4、動力裝置，4-1、動力軸，5、偏心軸，5-1、同心段，5-2、偏心段，6、軸肩，7、中部雙公接頭，8、扶正軸承，8-1、上部扶正軸承，8-2、下部扶正軸承，9、密封裝置，10、聯軸器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。