[發(fā)明專利]一種低壓耗井下振動提速工具

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810395762.4
• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN108643822A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 烏魯木齊九品芝麻信息科技有限公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;E21B7/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種低壓耗井下振動提速工具。技術(shù)方案是：該低壓耗井下振動提速工具由壓力脈沖發(fā)生工具和振幅放大工具組成；壓力脈沖發(fā)生工具內(nèi)設(shè)有由渦輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的動閥片，并通過減速渦輪調(diào)節(jié)動閥片轉(zhuǎn)速，動定閥組下部設(shè)有成U型的渦流振動裝置，通過動閥片不斷切換流道，使圓形渦腔內(nèi)的流體在渦流狀態(tài)和非渦流狀態(tài)之間切換，當(dāng)渦腔內(nèi)流體處于渦流狀態(tài)時，工具上部處于高壓狀態(tài)，當(dāng)渦腔內(nèi)流體處于非渦流狀態(tài)時，工具上部壓力處于低壓狀態(tài)，因此工具內(nèi)產(chǎn)生周期性的壓力脈沖；壓力脈沖發(fā)生工具上部或者下部連接振幅放大工具，使底部鉆具組合產(chǎn)生周期性的軸向振動，有效改善鉆柱與井壁的摩擦阻力，提高鉆井速度。

本申請是申請?zhí)枮椋?016105506165、發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種低壓耗井下振動提速工具、申請日為：2016年07月14日的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油、天然氣開采、鉆井工具領(lǐng)域，尤其是一種低壓耗井下振動提速工具。

背景技術(shù)

隨著大斜度井、水平井的廣泛應(yīng)用，在鉆進(jìn)過程中，由于鉆具自重作用，鉆具在鉆進(jìn)時與井壁摩阻大，造成鉆具托壓，嚴(yán)重影響水平井鉆進(jìn)效率，因此降低摩阻、增加動鉆壓，提高鉆井效率是當(dāng)前鉆井工程中迫切需要解決的問題。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，對鉆柱施加適當(dāng)周期性軸向振動，使鉆柱與井壁之間的靜摩擦變?yōu)閯幽Σ粒艽蟠鬁p少鉆井過程的摩阻，使有效鉆壓增加，從而達(dá)到提高機(jī)械鉆速的目的。

現(xiàn)有的振動減摩阻工具如中國專利文獻(xiàn)CN103696693A鉆井用水力振蕩器、CN102704842A一種鉆井用水力振蕩器所描述，其結(jié)構(gòu)都采用單頭螺桿馬達(dá)驅(qū)動動閥口在一個平面上做往復(fù)運(yùn)動，通過動閥口和定閥形成的過流面積差，產(chǎn)生周期性的壓力波動，上述采用螺桿驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，因螺桿壽命的限制，通常在水基泥漿環(huán)境下使用壽命為150小時左右，在油基泥漿環(huán)境下使用壽命為80小時左右，其橡膠元件制約了該結(jié)構(gòu)的使用壽命和使用工況等；也有中國專利文獻(xiàn)如CN 104895517A一種渦輪驅(qū)動雙閥水力振蕩器、CN105089501A一種水力振蕩器所描述，其結(jié)構(gòu)都采用渦輪驅(qū)動動閥口轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)動過程中與定閥形成過流面積差，產(chǎn)生周期性的壓力波動，上述采用渦輪驅(qū)動的水力振蕩器，因采用渦輪結(jié)構(gòu)，在壽命上有很大改觀，但渦輪的轉(zhuǎn)速為800-2000轉(zhuǎn)/分，相比螺桿140-360轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，渦輪驅(qū)動的振動工具振動頻率為螺桿結(jié)構(gòu)的5.5倍左右，過高的振動頻率會削弱工具的振動效果，并且對MWD等井下儀器有破壞性的影響；同時由于以上專利都采用過流面積差使工具產(chǎn)生周期性的壓力變化，因此造成工具自身壓耗普遍偏大(約4.5-8MPa)，對鉆井泵的要求較高，且長期在高壓下作業(yè)易出現(xiàn)井下故障，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低壓耗井下振動提速工具，保證井下振動效果的同時，減小工具壓耗，優(yōu)選的方案中，能夠?qū)崿F(xiàn)振動頻率可調(diào)，解決現(xiàn)有技術(shù)中渦輪驅(qū)動使振動頻率過高的問題和工具使用壽命短的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種低壓耗井下振動提速工具，包括壓力脈沖發(fā)生工具和振幅放大工具，其特征是：

壓力脈沖發(fā)生工具設(shè)有驅(qū)動渦輪驅(qū)動動閥片旋轉(zhuǎn)，同時工具內(nèi)設(shè)有減速渦輪調(diào)節(jié)動閥片的轉(zhuǎn)速，動閥片下部設(shè)有定閥片，定閥片下部設(shè)有成U型的渦流振動裝置；

振幅放大工具由外套通和芯軸組成，外套通由花鍵套筒、彈簧套筒、活塞套筒和下接頭套筒依次連接而成，芯軸由花鍵芯軸、過渡芯軸、活塞芯軸和底部活塞連接而成，在彈簧套筒和花鍵芯軸之間設(shè)有碟簧組，碟簧組下部設(shè)有活塞套筒和活塞芯軸組成的驅(qū)動活塞組，驅(qū)動活塞組相合串聯(lián)，其驅(qū)動活塞組數(shù)量可以為1個或者1個以上。

其特征是：渦流振動裝置采用軸向?qū)ζ实慕Y(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)有成圓形的渦腔，兩條進(jìn)液槽與渦腔切向連接；渦腔的中心設(shè)有渦腔出口，渦腔出口與出液口連通。

其特征是：動閥片上設(shè)有動閥進(jìn)液孔，動閥進(jìn)液孔交替的與定閥片的兩進(jìn)液孔連通，定閥片的兩進(jìn)液孔與渦腔兩進(jìn)液槽連通。