[發明專利]一種雙向螺旋振動短節

在審

• 申請號: 202111145309.6
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN115874937A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 馬廣軍;玄令超;張仁龍;張海平;王甲昌;孫峰;胡彥峰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉碩

本發明提出了一種雙向螺旋振動短節，包括外筒組件；設置在所述外筒組件內的活塞，所述活塞在脈沖發生器發出的脈沖壓力作用下沿軸向周期性振動；以及設置在所述外筒組件內的振動芯軸，所述振動芯軸連接所述活塞并隨所述活塞振動而沿軸向移動；其中，所述振動芯軸在沿軸向移動的同時還相對所述外筒組件轉動。本發明接收脈沖發生器發出脈沖壓力推動活塞周期性振動，從而帶動鉆柱周期性移動和轉動，使鉆柱與井壁之間的靜摩擦力轉化為動摩擦力，減小整體的阻力。

技術領域

本發明涉及一種雙向螺旋振動短節，屬于油氣勘探開發技術領域。

背景技術

隨著非常規油氣勘探開發的進程的加快，大位移井、水平井技術因其具有巨大經濟效益并能夠滿足特殊作業目的而得以迅速推廣應用。長水平段鉆進過程中，隨著井斜角的增大和裸眼井段長度的增加，鉆柱由于重力作用與井壁長距離接觸，鉆柱與井壁間的摩阻(包括軸向摩擦力和摩擦扭矩)較大，導致滑動鉆進時加不上鉆壓，工具面擺放困難、機械鉆速很低。因此隨著大位移井、水平井施工數量的增加，如何有效地減小鉆柱的摩阻以提高機械鉆速、增加井眼延伸能力成為研究和施工的重點之一。

目前，國內外應用于大位移井、水平井鉆井的減摩阻方法主要有以下幾個方面：鉆井液性能的調節；加強井壁穩定性措施；加強固相控制技術；井眼軌跡的優化；優化鉆具組合；使用各類減阻工具等。

水力振蕩器是一種降摩減阻專用工具，由脈沖發生器、振動發生器兩部分組成，現有水力振蕩器存在壓降高、振動力小的問題，導致超長水平井減阻效果不明顯，托壓問題依然很嚴重。

發明內容

針對現有技術中所存在的上述技術問題，本發明提出了一種雙向螺旋振動短節，通過脈沖發生器發出脈沖壓力推動雙向螺旋振動短節周期性振動，從而帶動鉆柱周期性移動，在振動的過程中還沿周向發生一定的轉動，使鉆柱與井壁之間的靜摩擦力轉化為動摩擦力，減小整體的阻力。

本發明提出了一種雙向螺旋振動短節，包括：

外筒組件；

設置在所述外筒組件內的活塞，所述活塞在脈沖發生器發出的脈沖壓力作用下沿軸向周期性振動；以及

設置在所述外筒組件內的振動芯軸，所述振動芯軸連接所述活塞并隨所述活塞振動而沿軸向移動；

其中，所述振動芯軸在沿軸向移動的同時還相對所述外筒組件轉動。

本發明的進一步改進在于，所述活塞的兩側設置有振動機構。

本發明的進一步改進在于，所述外筒組件包括活塞外筒，所述活塞外筒的底部設置有下接頭，上部通過連接外筒連接有防掉短節，所述防掉短節的上方設置有花鍵外筒。

本發明的進一步改進在于，所述活塞包括設置在下端的下活塞塊和設置在上端的上活塞塊，所述下活塞塊在所述下接頭內滑動，上活塞塊在所述連接外筒內滑動；

并且，所述下活塞塊和所述上活塞塊之間通過活塞連接管相連。

本發明的進一步改進在于，所述振動芯軸的內壁上設置有臺階結構，所述振動芯軸與所述活塞連接管之間、所述活塞連接管與所述下活塞塊之間形成階梯狀孔。

本發明的進一步改進在于，所述下活塞塊為環形結構，其上端設置有環形的連接凸臺，所述活塞連接管連接在所述連接凸臺上；

所述上活塞塊的上端的內側設置有環形槽，所述振動芯軸安裝在所述環形槽內。

本發明的進一步改進在于，所述花鍵外筒的內壁上設置有螺旋內花鍵，所述振動芯軸的外壁上設置有螺旋外花鍵，所述螺旋內花鍵和所述螺旋外花鍵在伸縮時轉動配合。

本發明的進一步改進在于，所述振動機構包括設置在所述上活塞塊的上方的上復位碟簧，以及設置在所述上活塞塊的下方的下復位碟簧。