一种三维水力振荡器

(10)申请公布号

(43)申请公布日 (21)申请号 201510838286.5

(22)申请日 2015.11.26

E21B 7/24(2006.01)

E21B 28/00(2006.01)

(71)申请人长江大学

地址434020 湖北省荆州市荆州区南环路1

号

(72)发明人夏成宇 吕加华 王杰 冯定

(74)专利代理机构荆州市亚德专利事务所

42216

代理人

陈德斌

(54)发明名称

一种三维水力振荡器

(57)摘要

本发明涉及一种三维水力振荡器，属石油、天

然气开采钻井工具技术领域。该振荡器包括振荡

短节和动力短节，振荡短节和动力短节相互之间

螺纹连接，所述的振荡短节由花键轴、连接套、振

荡短节外套和蝶形弹簧构成，花键轴上套装有连

接套，连接套一侧的花键轴上装有振荡短节外套，

振荡短节外套与连接套之间螺纹连接；振荡短节

外套内的花键轴上安装有蝶形弹簧；该振荡器，

结构简单紧凑，在钻进过程中可实现径向振动以

及轴向振动，以及实现三维层次的降磨减阻，可有

效提高机械钻速。并且该三维水力振荡器没有传

统振荡器的定阀与动阀阀片，通过流道口与内凸

台的相对运动产生动阀与定阀效果，进而产生压

力脉冲实现轴向振动，还可以降低磨损效，可有效

提高机械钻速，达到较好的减阻效果。(51)Int.Cl.

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 105332655 A 2016.02.17

C N 105332655

A

1.一种三维水力振荡器，包括振荡短节和动力短节，振荡短节和动力短节相互之间螺纹连接，其特征在于：所述的振荡短节由花键轴（1）、连接套（2）、振荡短节外套（3）和蝶形弹簧（4）构成，花键轴（1）上套装有连接套（2），连接套（2）一侧的花键轴（1）上装有振荡短节外套（3），振荡短节外套（3）与连接套（2）之间螺纹连接；振荡短节外套（3）内的花键轴（1）上安装有蝶形弹簧（4）；

所述的动力短节由主轴（5）、主轴壳体（6）、涡轮转子（8）和涡轮定子（9）构成；主轴（5）上设置有主轴壳体（6），主轴壳体（6）的一端通过螺栓安装有上端盖（10），主轴壳体（6）的另一端螺纹安装有下端盖（11），上端盖（10）和下端盖（11）内侧的主轴（5）上分别通过密封底座（12）和密封圈安装有密封挡圈（13）；上端盖（10）与密封底座（12）之间的主轴（5）上通过压紧套（14）装有压紧环（15），主轴壳体（6）的外表面对称设置有外凸台（16），主轴壳体（6）内表面的中间部位设置有内凸台（17），内凸台（17）一侧的主轴（5）上通过调整套A（18）安装有限流环（19），限流环（19）一侧的主轴（5）上通过调整套B（20）安装有止推轴承A（7）；内凸台（17）另一侧的主轴（5）上设置有调整套C（21），调整套C（21）一侧的主轴（5）上通过挡圈（22）装有止推轴承B（23），调整套C（21）另一侧的主轴（5）上对称安装有扶正轴承（24），扶正轴承（24）之间的主轴（5）上通过调整套D（25）安装有涡轮转子（8）和涡轮定子（9）。

2.根据权利要求1所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的花键轴（1）的端头圆周上设置有外螺纹，振荡短节外套（3）一端的内壁上设置有内螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的连接套（2）与花键轴（1）之间设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种三维水力振荡器，其特征在于：所述的主轴（5）一端的端头上设置有外螺纹。

一种三维水力振荡器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种三维水力振荡器，属石油、天然气开采钻井工具技术领域。

背景技术

[0002] 在钻井过程中，摩阻是影响钻速的重要因素。常规钻井时，钻具组合与井壁之间处于静摩擦状态。无论是直井、定向井还是水平井，钻进过程中钻柱与井壁之间的摩阻都是影响钻速的重要因素，由钻具组合与井壁摩擦所造成的额外扭矩与摩阻导致机械钻速低，工具面控制困难，单趟钻进尺很少，异常严重的钻柱和钻头磨损等，当累积摩擦力超过所施加钻压时，就会出现托压现象，迫使管柱发生正旋弯曲或螺旋屈曲。特别在水平井钻井过程中，钻具在井眼曲率较大的井段，或在过长水平段会产生较大摩阻、托压现象，无法有效施加钻压。摩阻大、托压问题不仅严重影响水平井的机械钻速，同时也容易引起粘卡等井下复杂事故的发生。为解决上述水平井钻进摩阻大的问题，相关领域学者进行了大量研究，添加润滑剂、管柱上安装滚子、使用稳定器和液力加压器等。实践表明，利用水力国内外专家研制了产生轴向振动的水力振荡器用于降低摩阻，具有较好效果。但水力振荡器仅仅产生轴向振动，降磨减阻效果有限。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于：提供一种钻井过程中可实现径向以及轴向振动，将钻进过程中的静摩擦变为动摩擦，可有效降低摩阻，提高机械钻进的三维水力振荡器。

[0004] 本发明的技术方案是：

一种三维水力振荡器，包括振荡短节和动力短节，振荡短节和动力短节相互之间螺纹连接，其特征在于：所述的振荡短节由花键轴、连接套、振荡短节外套和蝶形弹簧构成，花键轴上套装有连接套，连接套一侧的花键轴上装有振荡短节外套，振荡短节外套与连接套之间螺纹连接；振荡短节外套内的花键轴上安装有蝶形弹簧；

所述的动力短节由主轴、主轴壳体、涡轮转子和涡轮定子构成；主轴上设置有主轴壳体，主轴壳体的一端通过螺栓安装有上端盖，主轴壳体的另一端螺纹安装有下端盖，上端盖和下端盖内侧的主主轴上分别通过密封底座和密封圈安装有密封挡圈；上端盖与密封底座之间的主轴上通过压紧套装有压紧环，主轴壳体的外表面对称设置有外凸台，主轴壳体内表面的中间部位设置有内凸台，内凸台一侧的主轴上通过调整套A安装有限流环，限流环一侧的主轴上通过调整套B安装有止推轴承A；内凸台另一侧的主轴上设置有调整套C，调整套C一侧的主轴上通过挡圈装有止推轴承B，调整套C另一侧的主轴上对称安装有扶正轴承，扶正轴承之间的主轴上通过调整套D安装有涡轮转子和涡轮定子。

[0005] 所述的花键轴的端头圆周上设置有外螺纹，振荡短节外套一端的内壁上设置有内螺纹。

[0006] 所述的连接套与花键轴之间设置有密封圈。

[0007] 所述的主轴一端的端头上设置有外螺纹。