[發(fā)明專利]機(jī)械式非線性控制的近鉆頭可變頻增壓震蕩工具

有效

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• 申請日: 2021-09-15
• 公開（公告）號: CN113719267B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝效華;程飛龍;石昌帥
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B44/02
• 分類號: E21B44/02
• 代理公司: 成都時譽(yù)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 王杰

本發(fā)明涉及一種機(jī)械式非線性控制的近鉆頭可變頻增壓震蕩工具。由中芯軸，碟簧上支座，碟簧外殼，碟簧組，下外殼，活塞軸，中接頭，渦輪上接頭，渦輪上止端蓋，渦輪外殼，渦輪組，渦輪中芯軸，下固定套筒，往復(fù)閥套外殼，往復(fù)閥套，通孔閥，下接頭，限位銷釘，多級螺旋閥套，上固定套筒，引流套，渦輪軸承，軸承下支撐套等組成。其特征在于：利用多級螺旋閥套實(shí)現(xiàn)鉆井液流體的流道變化，實(shí)現(xiàn)工具的啟用和未啟用；利用渦輪實(shí)現(xiàn)往復(fù)周期性壓力變化，工具發(fā)生震蕩。本發(fā)明很好的解決了提速工具在豎直段鉆井過程中對井架、地面設(shè)備的損害，還節(jié)約了采用其他方式必需的一次起下鉆過程所浪費(fèi)的時間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)械式非線性控制的近鉆頭可變頻增壓震蕩工具，屬石油、天然氣開采鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著鉆井技術(shù)的不斷升級，中國石油與天然氣工業(yè)的鉆采方向逐漸由常規(guī)能源向非常規(guī)能源轉(zhuǎn)變，鉆井深度和難度都達(dá)到了空前的高度。隨著井深的不斷增加，非常規(guī)井的數(shù)量逐年增加，井況也越來越復(fù)雜，對提高鉆進(jìn)速度又形成了巨大的挑戰(zhàn)。定向井、水平井在滑動鉆進(jìn)時,托壓，黏卡嚴(yán)重，如何提高滑動鉆進(jìn)鉆壓傳遞的有效性，減少鉆具與井壁間的靜摩擦，一直是待解決的技術(shù)難題。近年來提出的鉆井提速工具在一定程度上解決了上述問題，提高了鉆井效率，但隨之而產(chǎn)生的問題也是接踵而至。為解決水平井滑動鉆井過程中的脫壓問題，往往是在鉆柱系統(tǒng)安裝沖擊提速工具，該工具可以產(chǎn)生高頻的軸向沖擊力，提高了鉆井效率。在鉆井過程中，一般分為豎直段和水平段，在豎直段鉆井時，由于鉆柱自身的重力原因基本不會出現(xiàn)脫壓現(xiàn)象，但為了減少起下鉆次數(shù)，在豎直段也會安裝沖擊工具，因此在豎直段由于沖擊工具的存在，對地面井架等地面設(shè)備的破壞時無法避免的。若在豎直段不安裝沖擊工具，則必然多一次起下鉆，浪費(fèi)大量的時間和金錢。

針對以上問題，本文提出了一種機(jī)械式非線性控制的近鉆頭可變頻增壓震蕩工具，該工具利用非線性機(jī)械結(jié)構(gòu)在豎直段不需要時關(guān)閉流道，工具不工作，在水平段需要時開啟提速工具，工具工作。以此減少了對地面設(shè)備的損害，也避免了增加一次起下鉆，節(jié)約了大量的時間，人力，物力和財力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：為了減少沖擊工具在豎直段的軸向震動對鉆柱系統(tǒng)、地面井架等設(shè)備的損害；也為了避免增加一次起下鉆工序而浪費(fèi)的時間、人力、物力和財力。設(shè)計了一種機(jī)械式非線性控制的近鉆頭可變頻增壓震蕩工具，可實(shí)現(xiàn)豎直鉆井時關(guān)閉，水平鉆井震蕩頻率可控的開啟工具。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決此問題所采用的技術(shù)方案是：機(jī)械式非線性控制的近鉆頭可變頻增壓震蕩工具，由中芯軸，O型密封圈A，碟簧上支座，碟簧外殼，碟簧組，下外殼，活塞軸，O型密封圈B，中接頭，渦輪上接頭，O型密封圈D，渦輪上止端蓋，渦輪外殼，渦輪組，渦輪中芯軸，下固定套筒，往復(fù)閥套外殼，往復(fù)閥套，通孔閥，下接頭，限位銷釘，多級螺旋閥套，O型密封圈C，上固定套筒，O型密封圈F，引流套，渦輪軸承，軸承下支撐套，O型密封圈E組成。其技術(shù)特征在于：中芯軸與碟簧上支座為間隙配合，二者之間安裝有O型密封圈A，實(shí)現(xiàn)密封；碟簧外殼通過錐形螺紋分別與碟簧上支座和下外殼相連接，下外殼對碟簧組外緣起支撐作用；活塞軸與由中芯軸通過錐形螺紋連接，并對碟簧組內(nèi)緣起支撐作用，所述活塞軸與下外殼為間隙配合，二者之間安裝有O型密封圈B，實(shí)現(xiàn)密封；渦輪上接頭通過錐形螺紋連接中接頭和渦輪外殼；多級螺旋閥套與渦輪上接頭通過限位銷釘進(jìn)行初始定位，多級螺旋閥套表面有階梯運(yùn)動槽；渦輪上止端蓋與渦輪中芯軸通過普通螺紋連接，二者之間安裝有O型密封圈F，所述渦輪上止端蓋限制渦輪轉(zhuǎn)子軸向運(yùn)動；上固定套筒、下固定套筒分別對渦輪定子軸向定位；渦輪軸承通過軸承下支撐套和下固定套筒軸向定位，引流套對渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪軸承軸向定位；往復(fù)閥套外殼通過錐形螺紋與渦輪外殼和通孔閥連接，所述往復(fù)閥套外殼與往復(fù)閥套之間有花鍵連接，限制往復(fù)閥套的旋轉(zhuǎn)；所述復(fù)閥套外殼與渦輪中芯軸通過往復(fù)螺旋槽傳遞運(yùn)動，二者之間安裝有O型密封圈E，實(shí)現(xiàn)密封；通孔閥通過錐形螺紋與下接頭連接。