[實(shí)用新型]高頻脈動(dòng)液壓發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920104268.8
• 申請日: 2019-01-19
• 公開（公告）號: CN209586256U
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文飛;周延軍;耿應(yīng)春;王曉;董懷榮;周輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

本實(shí)用新型公開了一種高頻脈動(dòng)液壓發(fā)生器，由二級活塞閥、傳壓孔、擋板、彈簧、一級活塞閥、一級過流孔、動(dòng)閥、二級過流孔、定閥組成。一級過流孔構(gòu)成的當(dāng)量截流面積相對于二級過流孔構(gòu)成的當(dāng)量截流面積瞬間由大變小時(shí)，內(nèi)部的液壓力急劇升高，外殼體相對中心軸就會向上移動(dòng)，并壓縮彈簧。與此同時(shí)，液壓力還作用在動(dòng)閥上，瞬時(shí)高液壓就會通過動(dòng)閥、定閥、外殼體、下部鉆具作用在鉆頭上，從而實(shí)現(xiàn)了柔性沖擊的目的。高頻脈動(dòng)液壓發(fā)生器安裝在底部鉆具組合中，距離鉆頭較近，利用液動(dòng)能在鉆頭上產(chǎn)生高頻低幅的柔性沖擊力，既有利于提高鉆頭破巖效率，又能有效防止切削齒崩損，是一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉、安全可靠的新型工具。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型的高頻脈動(dòng)液壓發(fā)生器主要涉及石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探、礦山鉆探領(lǐng)域中，隨著井深的不斷增加，巖石越來越硬，嚴(yán)重制約了鉆頭的破巖效率。鉆井實(shí)踐證明，鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖的過程中，在鉆頭上施加一定頻率的沖擊力，能夠有效提高鉆頭的破巖效率。常規(guī)沖擊工具提供的是低頻高幅沖擊能量，一般都是剛性沖擊能量，其破巖機(jī)理是利用較大幅值的沖擊力在巖石表面產(chǎn)生較大裂紋，然后在鉆頭旋轉(zhuǎn)的作用下使巖屑脫離井底，但在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，巖石越硬、沖擊力越大時(shí)，初始時(shí)期內(nèi)鉆進(jìn)效率顯著提高，但隨著時(shí)間的延長，鉆進(jìn)效率降低很快，其主要原因是沖擊力造成鉆頭切削齒崩損，影響了破巖效率。國外研究表明，在鉆頭上施加高頻低幅沖擊能量時(shí)，不僅能夠大幅提高鉆進(jìn)效率，而且不易損壞鉆頭切削齒，有利于延長鉆頭使用壽命，其機(jī)理在于，雖然較低幅值的沖擊能量只在巖石表面產(chǎn)生較小的微裂紋，但在高頻沖擊的作用下，微裂紋擴(kuò)展速率增加并連通形成較大裂紋，在鉆頭旋轉(zhuǎn)的作用下巖屑脫離井底巖石母體。國內(nèi)外資料調(diào)研分析表明，現(xiàn)有沖擊輔助破巖工具產(chǎn)生的沖擊頻率不僅較低，而且都是剛性沖擊，不能滿足現(xiàn)場對于高頻低幅沖擊的工藝要求，因此，急需設(shè)計(jì)研制一種既能產(chǎn)生高頻低幅沖擊能量輔助提高鉆頭破巖效率，又能產(chǎn)生柔性沖擊，防護(hù)鉆頭切削齒過早崩損，延長鉆頭使用壽命，同時(shí)還要滿足現(xiàn)有鉆井工藝的技術(shù)要求和設(shè)備要求，并且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維護(hù)方便的高頻脈動(dòng)液壓發(fā)生器。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的為了最大限度的發(fā)揮高頻低幅沖擊能量的優(yōu)勢，達(dá)到輔助提高破巖效率，同時(shí)產(chǎn)生柔性沖擊力，防止鉆頭切削齒過早崩損，延長鉆頭使用壽命，并且降低成本，改善井眼質(zhì)量，提高井下安全性，提供高頻脈動(dòng)液壓發(fā)生器。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

高頻脈動(dòng)液壓發(fā)生器，包括上接頭、中心軸、外殼體、下接頭，其中：上接頭連接在中心軸的上端，中心軸上部套裝在外殼體內(nèi)部，中心軸與外殼體之間通過花鍵副構(gòu)成軸向滑動(dòng)密封配合，中心軸內(nèi)部設(shè)有中心孔，中心軸上沿徑向設(shè)有傳壓孔和擋板，傳壓孔位于擋板的上部；外殼體內(nèi)部沿軸向間隔設(shè)置二級活塞閥和一級活塞閥，二級活塞閥位于傳壓孔上部，一級活塞閥位于擋板下部，在一級活塞閥和擋板之間設(shè)有彈簧，傳壓孔與二級活塞閥、擋板之間的空間連通；中心軸連同擋板與外殼體及外殼體內(nèi)設(shè)置的二級活塞閥和一級活塞閥構(gòu)成軸向滑動(dòng)密封配合；在外殼體下端部固定設(shè)有定閥，定閥上加工數(shù)個(gè)二級過流孔，在定閥上表面設(shè)有動(dòng)閥，動(dòng)閥上加工數(shù)個(gè)一級過流孔，動(dòng)閥軸向固定有葉輪，動(dòng)閥連同葉輪與定閥構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合；下接頭設(shè)在外殼體下端部。

上述方案進(jìn)一步包括：

葉輪上部安裝導(dǎo)流模塊。

所述傳壓孔數(shù)量是三組或三組以上，均布在中心軸上。

所述傳壓孔均為傾斜向下。

所述動(dòng)閥每個(gè)一級過流孔不均勻分布，所述定閥每個(gè)二級過流孔不均勻分布。

所述動(dòng)閥每個(gè)一級過流孔的直徑相同或者不相同；所述定閥每個(gè)二級過流孔的直徑相同或者不相同。

所述動(dòng)閥下表面與定閥上表面均鑲嵌防磨片。

所述中心軸與外殼體之間花鍵副所處的空間內(nèi)充滿潤滑油。