[發(fā)明專利]復(fù)合振動(dòng)水力振蕩器及制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110687032.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN113638697A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余長柏;葉道輝;全兵;常永忠;龍靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化石油機(jī)械股份有限公司;中石化江鉆石油機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): E21B7/24
• 分類號(hào): E21B7/24;B23P15/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 黎澤洲

本發(fā)明提供一種復(fù)合振動(dòng)水力振蕩器及制造方法，它包括管體，管體內(nèi)設(shè)有偏心渦輪，偏心渦輪的外壁與管體內(nèi)壁之間構(gòu)成可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的滑動(dòng)套接結(jié)構(gòu)，在偏心渦輪的渦輪體兩端設(shè)有第一端面環(huán)和第二端面環(huán)，內(nèi)套筒的兩端分別與第一端面環(huán)和第二端面環(huán)固定連接；第一端面環(huán)、內(nèi)套筒和第二端面環(huán)中間的孔構(gòu)成沿軸向貫通的傾斜孔；內(nèi)套筒內(nèi)固設(shè)有渦輪葉片；在管體內(nèi)還設(shè)有定閥片，定閥片位于偏心渦輪的下游，偏心渦輪的第二端面環(huán)與定閥片接觸，定閥片上設(shè)有沿管體軸向貫通的過流孔，過流孔為偏心孔。制造時(shí)，先將渦輪葉片總成固設(shè)在內(nèi)套筒內(nèi)；然后將內(nèi)套筒與第一端面環(huán)和第二端面環(huán)焊接連接；完成偏心渦輪的加工。本發(fā)明能夠簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，便于制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣井下工具領(lǐng)域，特別是一種復(fù)合振動(dòng)水力振蕩器及制造方法。

背景技術(shù)

目前油田的鉆井已從直井發(fā)展為定向井和水平井，鉆具通常緊貼下側(cè)井壁，鉆具在井壁的摩擦過大，影響鉆進(jìn)效率，使鉆壓難以傳遞至鉆頭。為克服該缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中采用水力振蕩器將鉆具的靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦，以降低摩阻?，F(xiàn)有的水力振蕩器通常有三種結(jié)構(gòu)，1、螺桿馬達(dá)結(jié)構(gòu)，通過螺桿驅(qū)動(dòng)動(dòng)片旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)片與靜片之間的孔的通流截面發(fā)生周期變化從而產(chǎn)生振動(dòng)。存在的問題是，該方案的壓耗較高，通常達(dá)到3~4 Mpa，而且使用壽命通常低于500小時(shí)，而且螺桿馬達(dá)的價(jià)格非常高昂，例如類似中國專利文獻(xiàn)CN205778542U中的結(jié)構(gòu)。2、射流結(jié)構(gòu)，利用渦腔體產(chǎn)生振動(dòng)，利用壓力介質(zhì)的周期變化產(chǎn)生高頻振動(dòng)，但是該方案的壓耗僅有0.2-0.3 Mpa，頻率較高，且頻率無法控制。例如中國專利文獻(xiàn)CN104963624A中的結(jié)構(gòu)。3、渦輪結(jié)構(gòu)，通過渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)動(dòng)片旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)片與靜片之間的孔的通流截面發(fā)生周期變化從而產(chǎn)生振動(dòng)。該方案存在的問題是，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)部件過多，成本高昂，損耗較高，且渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，使工具的輸出頻率較高，不易控制，使用壽命也較短。例如中國專利文獻(xiàn)CN104895517A、CN 104405287 A、CN 211648054 U中記載的結(jié)構(gòu)。但是現(xiàn)有技術(shù)中各種方案都存在架構(gòu)復(fù)雜，加工成本高昂的問題，隨著井的長度增加，現(xiàn)有的工具也難以完全滿足施工需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合振動(dòng)水力振蕩器，能夠以較為簡化的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)克服井下托壓的問題，以較低的壓耗實(shí)現(xiàn)徑向振動(dòng)和軸向振動(dòng)的復(fù)合振動(dòng)，且能夠降低使用成本。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種復(fù)合振動(dòng)水力振蕩器的加工方法，能夠方便的和低成本的的制造復(fù)合振動(dòng)水力振蕩器中的核心部件偏心渦輪。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種復(fù)合振動(dòng)水力振蕩器，它包括管體，管體內(nèi)設(shè)有偏心渦輪，偏心渦輪的外壁與管體內(nèi)壁之間構(gòu)成可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的滑動(dòng)套接結(jié)構(gòu)，在偏心渦輪的渦輪體兩端設(shè)有第一端面環(huán)和第二端面環(huán)，內(nèi)套筒的兩端分別與第一端面環(huán)和第二端面環(huán)固定連接；

第一端面環(huán)、內(nèi)套筒和第二端面環(huán)中間的孔構(gòu)成沿軸向貫通的傾斜孔；

內(nèi)套筒內(nèi)固設(shè)有渦輪葉片；

在管體內(nèi)還設(shè)有定閥片，定閥片位于偏心渦輪的下游，偏心渦輪的第二端面環(huán)與定閥片接觸，定閥片上設(shè)有沿管體軸向貫通的過流孔，過流孔為偏心孔。

優(yōu)選的方案中，所述的渦輪葉片為沿內(nèi)套筒內(nèi)壁圓周布置的多個(gè)螺旋葉片，螺旋葉片的中心通過連接柱互相連接在一起。

優(yōu)選的方案中，在管體靠近下游的一端還設(shè)有限位階臺(tái)，定閥片固設(shè)在限位階臺(tái)上；

第二端面環(huán)上的傾斜孔為偏心孔，第二端面環(huán)上的傾斜孔與過流孔之間的通流截面大小隨偏心渦輪旋轉(zhuǎn)周期性變化。

優(yōu)選的方案中，偏心渦輪的傾斜孔靠近上游的一端與管體為同心結(jié)構(gòu)，靠近下游的一端與管體為偏心結(jié)構(gòu)；

在第一端面環(huán)與第二端面環(huán)之間還設(shè)有多個(gè)筋片。

優(yōu)選的方案中，內(nèi)套筒沿軸向分為螺旋段和直線段；

螺旋段內(nèi)設(shè)有渦輪葉片，螺旋段位于內(nèi)套筒靠近上游的一端；直線段位于靠近下游的一端，直線段內(nèi)不設(shè)渦輪葉片。