[發明專利]一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具

有效

• 申請號: 202011303684.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112647838B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 石昌帥;王澳;祝效華;程飛龍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;F03B13/02;F16K1/00;F16K31/524
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 葉斌

1.一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具，由上接頭（1）、流體入口錐（2）、新型閥口套（3）、新型閥套（4）、彈簧（5）、O形密封圈A（6）、新型閥（7）、O形密封圈B（8）、隔離套（9）、套筒（10）、套筒外殼（11）、圓柱凸輪（12）、外殼（13）、心軸（14）、渦輪（15）、下接頭（16）組成，其技術特征在于，上接頭（1）和下接頭（16）通過螺紋連接在外殼（13）兩端；流體入口錐（2）與新型閥套（4）通過螺紋連接在新型閥口套（3）兩端；流體入口錐（2）位于上接頭（1）與新型閥口套（3）之間，用于提升流體壓差；新型閥口套（3）上端開有新型閥孔；新型閥套（4）安裝于新型閥口套（3）的下端，其上開有先入次流體孔；新型閥（7）位于新型閥套（4）內部，并在新型閥下端形成新型閥壓力室；O形密封圈A（6）安裝于新型閥下端環槽內，用于將流體壓力全部作用于新型閥上；彈簧（5）安裝于新型閥套（4）與新型閥（7）之間；心軸（14）安裝于外殼（13）內，位于中心和軸向位置；套筒外殼（11）位于新型閥套（4）與心軸（14）之間，并與之同心；隔離套（9）利用新型閥套（4）和外殼（13）內部一臺階進行軸向定位，其環槽內裝有兩個O形密封圈B（8），在其一端面開有溝槽用以讓先入次流體通過；套筒（10）內表面有凸起部分；圓柱凸輪（12）位于套筒（10）內，圓柱表面開有溝槽與套筒（10）內表面的凸起部分相配合，內部與心軸（14）相連接，渦輪（15）設置于心軸（14）上，利用外殼（13）內部另一臺階和下接頭（16）進行軸向定位；所述的流體入口錐（2）與上接頭（1）之間形成先入次流體入口通道；所述的外殼（13）與流體入口錐（2）、新型閥口套（3）、新型閥套（4）形成先入次流體環空通道；所述的新型閥套（4）與隔離套（9）形成先入次流體出口通道；所述的新型閥（7）、新型閥口、新型閥壓力室，將鉆井液分為入口主流體和先入次流體；所述的先入次流體先進入先入次流體入口，再流經先入次流體環空，隨后通過先入次流體孔進入新型閥后面的新型閥壓力室，激活新型閥（7）；所述的先入次流體通過先入次流體出口流出，使得先入次流體和入口主流體流重新組合以形成主流，然后該主流驅動所述渦輪（15）旋轉，心軸（14）隨渦輪（15）轉動，心軸（14）帶動圓柱凸輪（12）旋轉，使與圓柱凸輪（12）相配合的套筒（10）上下移動，這種移動導致新型閥上下移動，關閉或開啟新型閥孔，從而引起過流面積的改變，在鉆柱中形成周期的脈沖振蕩。

2.根據權利要求1所述的一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具，其特征在于：所述的心軸（14）安裝于渦輪（15）內，并因渦輪（15）旋轉，將線性流體流動轉換為旋轉流體流動，其中旋轉流體流動運動通過心軸（14）從渦輪轉移到圓柱凸輪（12）。

3.根據權利要求1所述的一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具，其特征在于：所述的圓柱凸輪（12）的轉速直接影響新型閥（7）開合的頻率，新型閥的工作頻率可以達到10HZ到20HZ，從而影響壓力脈沖的頻率。

4.根據權利要求1所述的一種圓柱凸輪驅動新型閥結構的渦輪式鉆井提速工具，其特征在于：所述的新型閥套（4）上的先入次流體孔允許先入次流體離開新型閥（7）壓力室，新型閥（7）在上下壓差和彈簧（5）的作用下返回到相對于新型閥孔的打開位置。