一種三維振動(dòng)水力振蕩器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種三維振動(dòng)水力振蕩器，屬石油開采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該振蕩器包括中心管、上接頭、下接頭、渦輪主軸、轉(zhuǎn)子軸和調(diào)整接頭。中心管的一端裝有上接頭，中心管的另一端裝有下接頭；中心管內(nèi)通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的扶正軸承A和扶正軸承B安裝有渦輪主軸，扶正軸承B一側(cè)的渦輪主軸上裝有推力軸承，推力軸承一側(cè)的渦輪主軸上裝有分流套和限流套。該振蕩器可使管柱產(chǎn)生高頻徑向與軸向振動(dòng)，使靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦，有效減小管柱外壁與井壁的摩擦系數(shù)，使得鉆頭處能獲得有效鉆壓，從而避免避免水平井及大斜度井的加壓中因重力分力、浮力和摩擦力影響而造成的假加壓?jiǎn)栴}。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】


本技術(shù)涉及一種三維振動(dòng)水力振蕩器，屬石油開采設(shè)備


技術(shù)介紹

隨著我國(guó)各大油田開發(fā)大斜度井、水平井及水平分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的數(shù)量增加，如何有效地向鉆頭施加鉆壓成為人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。目前，鉆井主要通過(guò)復(fù)合鉆井和井下動(dòng)力鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)兩種方式。由于這些井結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致沿程水力損失增加，井底鉆頭可用水馬力相當(dāng)?shù)停话愣际强裤@柱的自身重量向鉆頭施加鉆壓破碎巖石。然而，在斜度井、水平井及水平井的鉆井施工中，這些傳統(tǒng)的加壓方式受到一定的限制，其存在的主要問(wèn)題在于：由于井斜較大，鉆柱自身重量在經(jīng)驗(yàn)方向的分量小或近似為零，很難滿足預(yù)先設(shè)計(jì)的鉆壓；水平井中，由于鉆柱自身重量對(duì)井壁的正壓力大，增加了鉆具在井壁上的摩阻，從而制約了向鉆頭施加有效的鉆壓；由于施工的水平段越來(lái)越長(zhǎng)，然而在井斜大的井段施工過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)托壓、粘卡等現(xiàn)象；對(duì)于復(fù)合鉆進(jìn)，尤其是在井下動(dòng)力鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中，無(wú)法保證給鉆頭施加真實(shí)有效的鉆壓，嚴(yán)重影響全井平均機(jī)械鉆速以及鉆井周期。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

本技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種便于向鉆頭有效施壓，提高鉆井效率，并且有效防止鉆井過(guò)程中脫壓，以便提高大斜度井和水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的鉆井效率的三維振動(dòng)水力振蕩器。
本技術(shù)的技術(shù)方案是：
一種三維振動(dòng)水力振蕩器，包括中心管、上接頭、下接頭、渦輪主軸、轉(zhuǎn)子軸和調(diào)整接頭，其特征在于：中心管的一端螺紋安裝有上接頭，中心管的另一端通過(guò)調(diào)整接頭安裝有下接頭；中心管內(nèi)通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的扶正軸承A和扶正軸承B安裝有渦輪主軸，扶正軸承A和扶正軸承B之間的渦輪主軸上裝有渦輪組，扶正軸承B一側(cè)的渦輪主軸上通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的隔環(huán)A和隔環(huán)B裝有推力軸承，推力軸承一側(cè)的渦輪主軸上裝有分流套和限流套；下接頭內(nèi)通過(guò)扶正軸承C安裝有轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸與渦輪主軸螺紋連接；扶正軸承C一側(cè)的轉(zhuǎn)子軸上通過(guò)螺母和連接鍵安裝有偏心轉(zhuǎn)子，扶正軸承C另一側(cè)的轉(zhuǎn)子軸上螺紋安裝有動(dòng)閥，動(dòng)閥一側(cè)的下接頭上螺紋安裝有定閥。
所述的調(diào)整接頭分別與中心管和下接頭螺紋連接。
所述的渦輪主軸為變徑軸，渦輪主軸的中間部位徑向均布有通孔。
所述的轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置有凸臺(tái)和鍵槽。
所述的動(dòng)閥和定閥上分別設(shè)置有偏心流道。
本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、該三維振動(dòng)水力振蕩器工作時(shí)，渦輪主軸在渦輪的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)可以驅(qū)動(dòng)偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)可以產(chǎn)生離心力使該工具產(chǎn)生徑向振動(dòng)，由于偏心轉(zhuǎn)子有多組，質(zhì)量大，能產(chǎn)較大的振動(dòng)能量，從而可以引起與之相連的管柱產(chǎn)生共振。同時(shí)，動(dòng)閥隨轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于動(dòng)閥與動(dòng)閥的流道是偏心，動(dòng)閥的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使液體的過(guò)流面積產(chǎn)生周期性變化，當(dāng)過(guò)流面積達(dá)到最低時(shí)，此時(shí)轉(zhuǎn)子軸內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生憋壓，憋壓會(huì)引起較大軸向沖擊力，使管柱產(chǎn)生軸向振動(dòng)。
2、該三維振動(dòng)水力振蕩器利用限流套改變鉆井液的流動(dòng)方向，使鉆井液經(jīng)渦輪軸的徑向通孔流入渦輪軸的與轉(zhuǎn)子軸的流道能減弱鉆井液對(duì)偏心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，提高偏心轉(zhuǎn)子的振動(dòng)效率且不會(huì)對(duì)井壁產(chǎn)生破壞。
3、該三維振動(dòng)水力振蕩器可使管柱產(chǎn)生高頻徑向與軸向振動(dòng)，使靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦，有效減小管柱外壁與井壁的摩擦系數(shù)，使得鉆頭處能獲得有效鉆壓，從而避免避免水平井及大斜度井的加壓中因重力分力、浮力和摩擦力影響而造成的假加壓?jiǎn)栴}。
附圖說(shuō)明
圖1為本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本技術(shù)的偏心轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2的A—A向結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本技術(shù)的定閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本技術(shù)的定閥側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本技術(shù)的動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本技術(shù)的定閥側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為定閥與動(dòng)閥的過(guò)流面積狀態(tài)示意圖。
圖中：1、中心管，2、上接頭，3、下接頭，4、渦輪主軸，5、轉(zhuǎn)子軸，6、調(diào)整接頭，7、扶正軸承A，8、扶正軸承B，9、渦輪組，10、隔環(huán)A，11、隔環(huán)B，12、推力軸承，13、通孔，14、分流套，15、限流套，16、扶正軸承C，17、螺母，18、連接鍵，19、偏心轉(zhuǎn)子，20、凸臺(tái)，21、動(dòng)閥，22、定閥，23、偏心流道，24、一字型槽。
具體實(shí)施方式
該三維振動(dòng)水力振蕩器包括中心管1、上接頭2、下接頭3、渦輪主軸4、轉(zhuǎn)子軸5和調(diào)整接頭6。中心管1的一端螺紋安裝有上接頭2，中心管1的另一端通過(guò)調(diào)整接頭6安裝有下接頭3；調(diào)整接頭6分別與中心管1和下接頭3螺紋連接。
中心管1內(nèi)通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的且可允許鉆井液通過(guò)的扶正軸承A7和扶正軸承B8安裝有渦輪主軸4，渦輪主軸4為變徑軸，渦輪主軸4的上端面設(shè)置有一字型槽24，渦輪主軸4的中間部位徑向均布有通孔13。扶正軸承A7和扶正軸承B8之間的渦輪主軸4上裝有渦輪組9；渦輪組9的定子和轉(zhuǎn)子分別與中心管1和渦輪主軸4通過(guò)過(guò)度配合進(jìn)行連接與固定。扶正軸承B8一側(cè)的渦輪主軸4上通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的隔環(huán)A10和隔環(huán)B11裝有推力軸承12，推力軸承12一側(cè)的渦輪主軸4上裝有分流套14和限流套15。限流套15與通孔13對(duì)應(yīng)，限流套15與渦輪主軸4、分流套14之間皆留有供流體通過(guò)的間隙。
下接頭3內(nèi)通過(guò)扶正軸承C16安裝有轉(zhuǎn)子軸5，轉(zhuǎn)子軸5與渦輪主軸4螺紋連接；扶正軸承C16一側(cè)的轉(zhuǎn)子軸5上通過(guò)鍵槽裝有連接鍵18，轉(zhuǎn)子軸5上通過(guò)螺母17和連接鍵18安裝有偏心轉(zhuǎn)子19，偏心轉(zhuǎn)子19一側(cè)的轉(zhuǎn)子軸5上設(shè)置有凸臺(tái)20。扶正軸承C16另一側(cè)的轉(zhuǎn)子軸5上螺紋安裝有動(dòng)閥21，動(dòng)閥21一側(cè)的下接頭3上螺紋安裝有定閥22；動(dòng)閥21和定閥22上分別設(shè)置有偏心流道23；動(dòng)閥21和定閥22的端面之間相互接觸但是不影響相對(duì)滑動(dòng)。
該三維振動(dòng)水力振蕩器在扶正軸承A7、扶正軸承B8、扶正軸承C16和推力軸承12共同作用下可以保證渦輪主軸4和轉(zhuǎn)子軸5自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并且不產(chǎn)生軸向和徑向位移。渦輪主軸4在渦輪組9的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子軸5旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子軸5的旋轉(zhuǎn)可以驅(qū)動(dòng)偏心轉(zhuǎn)子19轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心轉(zhuǎn)子19轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生較大的徑向離心力使其產(chǎn)生徑向振動(dòng)，由于偏心轉(zhuǎn)子19有多組，質(zhì)量大，高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能產(chǎn)較大的振動(dòng)能量，從而可以引起與之相連的管柱產(chǎn)生共震。
由于該三維振動(dòng)水力振蕩器動(dòng)閥21和定閥22的流道為偏心流道23且偏心距一樣；當(dāng)動(dòng)閥21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)閥21的偏心流道23與定閥22的偏心流道23周期性重合與分離，即液體的過(guò)流面積周期性變化，（如圖8所示，圖中虛線圓為定閥12流道，實(shí)現(xiàn)圓為動(dòng)閥13的流道，陰影為兩流道的重疊部分，即過(guò)流面積。）當(dāng)定閥22的偏心流道23與動(dòng)閥21的偏心流道23相位相差180度時(shí)，過(guò)流面積最小，此時(shí)轉(zhuǎn)子軸5內(nèi)流道將產(chǎn)生憋壓，于是產(chǎn)生軸向沖擊力使管柱的軸向振動(dòng)。
該三維振動(dòng)水力振蕩器工作時(shí)，通過(guò)上接頭2和下接頭3分別與鉆井管柱或鉆具螺紋連接，工作過(guò)程中鉆井液經(jīng)過(guò)上接頭2的流道進(jìn)入渦輪組9并驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)渦輪主軸4旋轉(zhuǎn)，這一過(guò)程中，流出渦輪組9的鉆井液在限流套15和通孔13的作用下流進(jìn)渦輪主軸4內(nèi)部的流道，但是仍有少部分鉆井液經(jīng)限流套15與分流套14之間的間隙流道進(jìn)入推力軸承12，以潤(rùn)滑軸承。
轉(zhuǎn)子軸5在渦輪主軸4的作用下高速轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)偏心轉(zhuǎn)子19轉(zhuǎn)動(dòng)，由于偏心轉(zhuǎn)子19組的質(zhì)量大，轉(zhuǎn)速高，于是產(chǎn)生較大的徑向離心力。該離心力將引起高頻的徑向振動(dòng)，并引起上下管本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三維振動(dòng)水力振蕩器，包括中心管（1）、上接頭（2）、下接頭（3）、渦輪主軸（4）、轉(zhuǎn)子軸（5）和調(diào)整接頭（6），其特征在于：中心管（1）的一端螺紋安裝有上接頭（2），中心管（1）的另一端通過(guò)調(diào)整接頭（6）安裝有下接頭（3）；中心管（1）內(nèi)通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的扶正軸承A（7）和扶正軸承B（8）安裝有渦輪主軸（4），扶正軸承A（7）和扶正軸承B（8）之間的渦輪主軸（4）上裝有渦輪組（9），扶正軸承B（8）一側(cè)的渦輪主軸（4）上通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的隔環(huán)A（10）和隔環(huán)B（11）裝有推力軸承（12），推力軸承（12）一側(cè)的渦輪主軸（4）上裝有分流套（14）和限流套（15）；下接頭（3）內(nèi)通過(guò)扶正軸承C（16）安裝有轉(zhuǎn)子軸（5），轉(zhuǎn)子軸（5）與渦輪主軸（4）螺紋連接；扶正軸承C（16）一側(cè)的轉(zhuǎn)子軸（5）上通過(guò)螺母（17）和連接鍵（18）安裝有偏心轉(zhuǎn)子（19），扶正軸承C（16）另一側(cè)的轉(zhuǎn)子軸（5）上螺紋安裝有動(dòng)閥（21），動(dòng)閥（21）一側(cè)的下接頭（3）上螺紋安裝有定閥（22）。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種三維振動(dòng)水力振蕩器，包括中心管（1）、上接頭（2）、下接頭（3）、渦輪主軸（4）、轉(zhuǎn)子軸（5）和調(diào)整接頭（6），其特征在于：中心管（1）的一端螺紋安裝有上接頭（2），中心管（1）的另一端通過(guò)調(diào)整接頭（6）安裝有下接頭（3）；中心管（1）內(nèi)通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的扶正軸承A（7）和扶正軸承B（8）安裝有渦輪主軸（4），扶正軸承A（7）和扶正軸承B（8）之間的渦輪主軸（4）上裝有渦輪組（9），扶正軸承B（8）一側(cè)的渦輪主軸（4）上通過(guò)對(duì)稱設(shè)置的隔環(huán)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏成宇，王杰，呂加華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)江大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：湖北;42