液動推復(fù)沖擊振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液動推復(fù)沖擊振蕩器，包括由上至下依次螺紋連接的上接頭、筒體及下接頭組成，筒體內(nèi)套裝有由分流總成、往復(fù)驅(qū)動總成、回壓閥總成。所述分流總成由導(dǎo)流套、上閥體、閥體、下閥體、配流盤組成。所述往復(fù)驅(qū)動總成由驅(qū)動活塞、換向閥組成。所述回壓閥總成回壓閥頭、回壓閥體、泄流套組成。泵注的高壓液體在該裝置內(nèi)，通過分流總成分流后，為往復(fù)驅(qū)動總成提供液壓驅(qū)動馬力，由換向閥控制驅(qū)動活塞進行上行程和下行程動作，驅(qū)動活塞同時帶動回壓閥頭做往復(fù)運動，回壓閥頭周期性的打開和關(guān)閉回壓閥體，從而實現(xiàn)管柱內(nèi)脈動回壓?泄壓過程，同時驅(qū)動活塞每個行程末，都會沖擊上閥體或者下閥體，從而同時產(chǎn)生周期性的機械沖擊力。
【專利說明】
液動推復(fù)沖擊振蕩器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于石油、天然氣開采鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液動推復(fù)沖擊振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]水力振蕩器在鉆進的過程中，通過水力作用可以產(chǎn)生沿鉆具組合或者鉆桿軸線方向上的振動。在鉆進過程中，鉆具組合或者鉆桿部分或者全部與井壁接觸，這樣在運動中就要產(chǎn)生摩阻。而沿軸線方向的振動可以顯著減少這種摩阻。因此，在所有的鉆進過程中通過減少摩阻后可以產(chǎn)生兩個效果:能使鉆具組合的部分重量傳遞到鉆頭，減少鉆具組合因為摩阻產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。
[0003]特別是在使用導(dǎo)向馬達的定向鉆進模式中，摩阻因為井眼的曲率變化比較大，大大的限制了鉆具組合鉆進距離，而通過使用這種工具后，可以顯著的改善這種情況或者突破限制。從而擴大了傳統(tǒng)導(dǎo)向鉆進鉆具組合的作業(yè)范圍。穩(wěn)定的傳遞鉆壓和對工具面的良好的控制能力，都可以運用到鉆井后磨銑鉆具組合，甚至是經(jīng)過大的方位角變化后在地層因素影響很大的位置，振蕩器照樣可以工作。在超常規(guī)遠距離鉆進的時候，使用振蕩器可以減少在鉆具組合上工作量，因為工具面的調(diào)整和保持都比較容易，另外就是在鉆進中可以很大程度上提高機械鉆速。
[0004]水力振蕩器可以和MWD配套使用。這是因為在鉆進過程中，振蕩器振動頻率和MWD系統(tǒng)不同，所以不會影響MWD的信號。并且可以作為大位移水平鉆井的另外一個手段，而且可以很大程度上提高機械鉆速，另外使用振蕩器后可以減少牙輪鉆頭的起下鉆次數(shù)，減少因各種因素產(chǎn)生的卡鉆的風(fēng)險。
[0005]但是目前，水力振蕩器工具普遍采用的是螺桿馬達驅(qū)動盤閥實現(xiàn)脈沖回壓的方式，螺桿馬達定子為橡膠材料的特殊螺線結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子為專用數(shù)控車床和專用刀具加工的特定的螺線結(jié)構(gòu)，工具造價高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。一方面制造成本高，另一方面工具使用后的維護保養(yǎng)比較困難，需要原廠專業(yè)操作技術(shù)工人，在專用車間和專用工具進行拆裝保養(yǎng)，更普遍的做法是發(fā)回原廠進行保養(yǎng)，導(dǎo)致工具維護保養(yǎng)費也很高、保養(yǎng)周期長，不適合低成本作業(yè)的需求。
[0006]另外，當(dāng)作業(yè)流體為泡沫等多相流體時，采用螺桿馬達時必須配套井下氣體分離器，才能使馬達發(fā)揮最大功效，因此，對作業(yè)流體的適應(yīng)性有限制要求，極大的限制了工具在長水平段水平井及低壓氣藏的應(yīng)用。
[0007]當(dāng)井下溫度較高或者含有對橡膠產(chǎn)生腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)時，經(jīng)常會導(dǎo)致螺桿馬達橡膠定子失效，造成使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單且維修成本低的液動推復(fù)沖擊振蕩器，采用液動推復(fù)式運動機構(gòu)驅(qū)動活塞往復(fù)運動，實現(xiàn)閥體按照設(shè)定頻率進行開關(guān)動作，并且在開關(guān)閥時，產(chǎn)生管柱水力振蕩、高頻沖擊和脈沖噴射。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種液動推復(fù)沖擊振蕩器，包括由上至下依次螺紋連接的上接頭、筒體及下接頭組成，所述筒體腔體內(nèi)套裝有分流總成、往復(fù)驅(qū)動總成及回壓閥總成，所述分流總成由依次套裝在筒體腔體里的導(dǎo)流套、上閥體、閥體、下閥體組成，所述往復(fù)驅(qū)動總成由驅(qū)動活塞與換向閥組成，所述驅(qū)動活塞套裝在所述上閥體、閥體與下閥體形成的腔體內(nèi)，且所述上閥體的下端與下閥體的上端對驅(qū)動活塞的兩端限位，所述換向閥套裝在所述驅(qū)動活塞內(nèi)，且所述驅(qū)動活塞帶動所述換向閥做同步往復(fù)運動，所述回壓閥總成由回壓閥頭、回壓閥體及泄流套組成，所述回壓閥頭與回壓閥體連接，所述泄流套套裝在所述回壓閥體內(nèi)，且所述回壓閥體上端與下閥體下端連接，所述回壓閥頭上端套設(shè)在所述驅(qū)動活塞與換向閥的之間并對換向閥的下端限位，所述驅(qū)動活塞同時帶動回壓閥頭做往復(fù)運動，實現(xiàn)回壓閥頭周期性的打開或關(guān)閉回壓閥體。
[0010]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述上閥體、閥體、下閥體與所述筒體間設(shè)有第一腔體，且所述上閥體的中部壁體上開設(shè)有第一通孔、所述閥體的中部壁體上開設(shè)有第二通孔、所述下閥體的中部壁體上開設(shè)有第三通孔。
[0011]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述驅(qū)動活塞與閥體間設(shè)有第二腔體與第三腔體，且所述驅(qū)動活塞的壁體上依次設(shè)有第四通孔、第五通孔、第六通孔、第七通孔及第八通孔。
[0012]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述換向閥與所述驅(qū)動活塞間設(shè)有第四腔體，且所述換向閥的壁體上兩端部分別設(shè)有第九通孔及第十通孔。
[0013]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述驅(qū)動活塞靜止時，所述第二通孔、第三腔體、第六通孔、第四腔體及第七通孔順次連通。
[0014]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述驅(qū)動活塞向上運動時，所述第三通孔與第八通孔對齊連通，且所述第二通孔、第三腔體、第六通孔、第四腔體及第五通孔連通。
[0015]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述驅(qū)動活塞向下運動時，所述第一通孔與第四通孔對齊連通。
[0016]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述驅(qū)動活塞與換向閥上端之間設(shè)有換向塞，所述換向塞對換向閥上端限位。
[0017]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述下閥體下端與回壓閥體上端相接處嵌套有配流盤。
[0018]在本發(fā)明一種較佳實施例中，所述回壓閥體的壁體上傾斜開設(shè)有過流孔，且所述過流孔與第一腔體連通。
[0019]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的有益效果:
[0020]—、該裝置主要與鉆頭、磨鞋、套銑工具、撈錨撈筒等鉆井、修井磨銑打撈工具配套，采用液動推復(fù)式運動機構(gòu)驅(qū)動活塞往復(fù)運動，實現(xiàn)閥體按照設(shè)定頻率進行開關(guān)動作，并且在開關(guān)閥時，產(chǎn)生管柱水力振蕩、高頻沖擊和脈沖噴射，是一種多用途石油鉆采井下工具。
[0021 ] 二、全金屬合金鋼結(jié)構(gòu)，無異形件，材料成本低加工難度小，且結(jié)構(gòu)簡單、拆卸方便便于現(xiàn)場維護、更換配件和修復(fù)，只需要利用常規(guī)工具進行拆裝和清洗，運動件為活塞式結(jié)構(gòu)，裝配工藝要求較低，一般工人簡單培訓(xùn)即可。
[0022]三、工具長度較之短型螺桿馬達明顯縮短一倍以上，降低了井下出現(xiàn)卡鉆的幾率，而且運動件采用封裝結(jié)構(gòu)，防止內(nèi)部零件意外掉井的情況。
[0023]四、液壓運動機構(gòu)采用分流方式驅(qū)動，即，當(dāng)運動機構(gòu)因特殊原因被卡阻時，并不影響正向鉆進管柱正常循環(huán)。
[0024]五、液動推復(fù)式運動機構(gòu)，是一種壓差容積式驅(qū)動，液動推復(fù)式運動機構(gòu)對流體、氣體及混相液體具有優(yōu)異的兼容性，適合淡水基泥漿、海水基泥漿、油基泥漿、加重泥漿、漂白劑、化學(xué)溶劑、1%的酸、3%KCL、聚合物凝膠、除垢劑、空氣、二氧化碳、氮氣或混合氣體。
[0025]六、工作頻率與麗D系統(tǒng)不同，不影響MWD/LWD工具信號，安放位置不受MWD系統(tǒng)的限制。
[0026]七、對鉆頭和管柱不會產(chǎn)生沖擊破壞，可用于牙輪鉆頭和有固定齒的各種鉆頭、磨鞋、套銑工具等。不會產(chǎn)生破壞鉆頭切削齒或者軸承的沖擊力。使鉆壓傳遞平穩(wěn)，減少摩阻過大引起的遁鉆現(xiàn)象，提尚鉆頭壽命。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0029]—種液動推復(fù)沖擊振蕩器，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括由上至下依次螺紋連接的上接頭1、筒體3及下接頭16組成，所述筒體3腔體內(nèi)套裝有分流總成、往復(fù)驅(qū)動總成及回壓閥總成，所述分流總成由依次套裝在筒體3腔體里的導(dǎo)流套2、上閥體6、閥體7、下閥體10組成，所述往復(fù)驅(qū)動總成由驅(qū)動活塞8與換向閥9組成，所述驅(qū)動活塞8套裝在所述上閥體6、閥體7與下閥體10形成的腔體內(nèi)，且所述上閥體6的下端與下閥體10的上端對驅(qū)動活塞8的兩端限位，所述換向閥9套裝在所述驅(qū)動活塞8內(nèi)，且所述驅(qū)動活塞8帶動所述換向閥9做同步往復(fù)運動，所述回壓閥總成由回壓閥頭12、回壓閥體13及泄流套14組成，所述回壓閥頭12與回壓閥體13連接，所述泄流套14套裝在所述回壓閥體13內(nèi)，且所述回壓閥體13上端與下閥體10下端連接，所述回壓閥頭12上端套設(shè)在所述驅(qū)動活塞8與換向閥9的之間并對換向閥9的下端限位，所述驅(qū)動活塞8同時帶動回壓閥頭12做往復(fù)運動，實現(xiàn)回壓閥頭12周期性的打開或關(guān)閉回壓閥體13。
[0030]在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，所述上閥體6、閥體7、下閥體10與所述筒體3間設(shè)有第一腔體17，且所述上閥體6的中部壁體上開設(shè)有第一通孔61、所述閥體7的中部壁體上開設(shè)有第二通孔71、所述下閥體10的中部壁體上開設(shè)有第三通孔101。
[0031]所述驅(qū)動活塞8與閥體7間設(shè)有第二腔體18與第三腔體19，且所述驅(qū)動活塞8的壁體上依次設(shè)有第四通孔81、第五通孔82、第六通孔83、第七通孔84及第八通孔85。
[0032]所述換向閥9與所述驅(qū)動活塞8間設(shè)有第四腔體20，且所述換向閥9的壁體上兩端部分別設(shè)有第九通孔91及第十通孔92。
[0033]所述驅(qū)動活塞8靜止時，所述第二通孔71、第三腔體19、第六通孔83、第四腔體19及第七通孔84順次連通。
[0034]所述驅(qū)動活塞8向上運動時，所述第三通孔101與第八通孔85對齊連通，且所述第二通孔71、第三腔體19、第六通孔83、第四腔體19及第五通孔82連通。
[0035]所述驅(qū)動活塞8向下運動時，所述第一通孔61與第四通孔81對齊連通。
[0036]所述驅(qū)動活塞8與換向閥9上端之間設(shè)有換向塞5，所述換向塞5對換向閥9上端限位。
[0037]所述下閥體10下端與回壓閥體13上端相接處嵌套有配流盤11。
[0038]所述回壓閥體13的壁體上傾斜開設(shè)有過流孔131，且所述過流孔131與第一腔體17連通。
[0039]所述筒體3下端與下接頭16上端相接處套設(shè)有鎖緊環(huán)15。
[0040]所述驅(qū)動活塞8與換向塞5相對端套設(shè)有鎖環(huán)4，且所述驅(qū)動活塞8與回壓閥頭12的相對端也套設(shè)有鎖環(huán)4。
[0041]下面結(jié)合附圖1具體介紹本發(fā)明的工作原理:
[0042]栗注的高壓液體，通過分流總成分流后，為往復(fù)驅(qū)動總成提供液壓驅(qū)動馬力，由換向閥9控制驅(qū)動活塞8進行上行程和下行程動作，驅(qū)動活塞8同時帶動回壓閥頭12做往復(fù)運動，回壓閥頭12周期性的打開和關(guān)閉回壓閥體13，從而實現(xiàn)管柱內(nèi)脈動回壓-泄壓過程，這會導(dǎo)致管柱內(nèi)周期性的壓力升高和降低，引起管柱周期性的伸長和縮短，并引發(fā)脈沖噴射。同時驅(qū)動活塞8每個行程末，都會沖擊上閥體6或者下閥體10，從而同時使工具產(chǎn)生周期性的機械向上或者向下的沖擊力。
[0043]以連續(xù)油管鉆磨作業(yè)為例，具體描述實施過程。當(dāng)連續(xù)油管下入長水平段水平井一段距離后，由于管柱水平重力影響導(dǎo)致摩擦阻力逐漸增高，依靠垂直井段的管柱重力，已經(jīng)無法將油管繼續(xù)向前延伸送入，繼續(xù)下放油管，會導(dǎo)致油管發(fā)生螺旋死鎖。當(dāng)連續(xù)油管前端與該裝置連接時，可在井口開栗，以一定排量栗注流體，流體經(jīng)過導(dǎo)流套2到達配流盤11時，產(chǎn)生節(jié)流壓力。此時，第一腔體17內(nèi)的壓力會明顯高于第三腔體19內(nèi)的壓力，一部分液體會分別從上閥體6、閥體7、下閥體10上的第一通孔61、第二通孔71、第三通孔101進入。其中從第二通孔71進入的液體，經(jīng)過第三腔體19、第六通孔83、第四腔體19及第七通孔84傳遞到驅(qū)動活塞8的右面，并迫使驅(qū)動活塞8向上(圖中向左)運動，與下閥體10的左側(cè)分離，直至驅(qū)動活塞的左側(cè)到達上閥體6的右側(cè)限位。并且，從圖上可以看到，驅(qū)動活塞8向上移動時會帶動換向閥9一同向上移動。
[0044]經(jīng)過上述移動，驅(qū)動活塞8的第五通孔85也向上移動到剛好與下閥體10上的第三通孔101對齊，此時在第三通孔101處的液壓驅(qū)動下，換向閥9向上移動直至到達換向塞5的限位處。而換向閥9的移動，導(dǎo)致第四腔體19與第五通孔82連通。此時，在第二通孔71處的液壓，經(jīng)過第六通孔83、第四腔體19及第五通孔82傳遞到驅(qū)動活塞8的左面，并迫使驅(qū)動活塞8向下(圖1中向右)運動。與上閥體6的右側(cè)分離，直至驅(qū)動活塞的右側(cè)到達下閥體10的左側(cè)限位。并且，從圖1上可以看到，驅(qū)動活塞8向下移動時會帶動換向閥9 一同向下移動。
[0045]經(jīng)過上述移動，驅(qū)動活塞8的第三通孔81也向下移動到剛好與上閥體6上的第一通孔61對齊，此時在第一通孔61處的液壓驅(qū)動下，換向閥9向下移動直至到達回壓閥頭12的限位處。
[0046]經(jīng)過上述過程，驅(qū)動活塞8完成了一個上、下形成的周期，這個周期周而復(fù)始進行，從而帶動回壓閥頭12按照某一頻率做上下運動，當(dāng)回壓閥頭12進行上行程時，回壓閥體13上的過流孔131被逐漸打開。當(dāng)回壓閥頭12進行下行程時，回壓閥體13上的過流孔131被逐漸調(diào)小限流。當(dāng)過流孔33被調(diào)小時，其上部的壓力逐漸增高，直至過流孔33被再次打開。由此，產(chǎn)生對本發(fā)明上部的管柱產(chǎn)生周期性的壓力波動。
[0047]驅(qū)動活塞8和換向閥9按照一定的頻率做往復(fù)運動，驅(qū)動活塞8的沖擊力力和頻率與其運動行程、重量和配流盤11的節(jié)流壓力成相關(guān)，因此，可以根據(jù)不同的需求設(shè)計不同頻率、不同脈沖壓力、不同沖擊力的工具。
[0048]該裝置所有的運動件均采用合金鋼材料，不需要任何運動密封零件，各個零件均采用易于機械加工的簡單幾何結(jié)構(gòu)。因此，該裝置制造成本相比螺桿馬達大幅度降低、壽命更長、流體適應(yīng)性更優(yōu)異、更易于現(xiàn)場維護保養(yǎng)。
[0049]該裝置主要與鉆頭、磨鞋、撈錨撈筒等鉆井鉆具組合和修井鉆磨打撈工具配套，為其提供水力振蕩降低管柱摩阻、沖擊鉆進、振動打撈、脈沖噴射等功能，是一種多用途石油鉆米井下工具。
[0050]如果作業(yè)管柱為鉆桿時，由于鉆桿本身長度彈性伸縮量極小，因此配置該裝置需要一個帶有疊簧系統(tǒng)的振蕩工具，由該裝置產(chǎn)生的脈沖壓力，在這個振蕩工具上產(chǎn)生顯著的軸向位移量，推動鉆具組合向前運動。
[0051]上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明的實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等同變化，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.液動推復(fù)沖擊振蕩器，包括由上至下依次螺紋連接的上接頭(I)、筒體(3)及下接頭(16)組成，其特征在于，所述筒體(3)腔體內(nèi)套裝有分流總成、往復(fù)驅(qū)動總成及回壓閥總成，所述分流總成由依次套裝在筒體(3)腔體里的導(dǎo)流套(2)、上閥體(6)、閥體(7)、下閥體(10)組成，所述往復(fù)驅(qū)動總成由驅(qū)動活塞(8)與換向閥(9)組成，所述驅(qū)動活塞(8)套裝在所述上閥體(6)、閥體(7)與下閥體(10)形成的腔體內(nèi)，且所述上閥體(6)的下端與下閥體(10)的上端對驅(qū)動活塞(8)的兩端限位，所述換向閥(9)套裝在所述驅(qū)動活塞(8)內(nèi)，且所述驅(qū)動活塞(8)帶動所述換向閥(9)做同步往復(fù)運動，所述回壓閥總成由回壓閥頭(12)、回壓閥體(13)及泄流套(14)組成，所述回壓閥頭(12)與回壓閥體(13)連接，所述泄流套(14)套裝在所述回壓閥體(13)內(nèi)，且所述回壓閥體(13)上端與下閥體(10)下端連接，所述回壓閥頭(12)上端套設(shè)在所述驅(qū)動活塞(8)與換向閥(9)的之間并對換向閥(9)的下端限位，所述驅(qū)動活塞(8)同時帶動回壓閥頭(12)做往復(fù)運動，實現(xiàn)回壓閥頭(12)周期性的打開或關(guān)閉回壓閥體(13)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述上閥體(6)、閥體(7)、下閥體(10)與所述筒體(3)間設(shè)有第一腔體(17)，且所述上閥體(6)的中部壁體上開設(shè)有第一通孔(61)、所述閥體(7)的中部壁體上開設(shè)有第二通孔(71)、所述下閥體(10)的中部壁體上開設(shè)有第三通孔(101)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述驅(qū)動活塞(8)與閥體(7)間設(shè)有第二腔體(18)與第三腔體(19)，且所述驅(qū)動活塞(8)的壁體上依次設(shè)有第四通孔(81)、第五通孔(82)、第六通孔(83)、第七通孔(84)及第八通孔(85)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述換向閥(9)與所述驅(qū)動活塞(8)間設(shè)有第四腔體(20)，且所述換向閥(9)的壁體上兩端部分別設(shè)有第九通孔(91)及第十通孔(92)。5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項權(quán)利要求所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述驅(qū)動活塞(8)靜止時，所述第二通孔(71)、第三腔體(19)、第六通孔(83)、第四腔體(19)及第七通孔(84)順次連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述驅(qū)動活塞(8)向上運動時，所述第三通孔(101)與第八通孔(85)對齊連通，且所述第二通孔(71)、第三腔體(19)、第六通孔(83)、第四腔體(19)及第五通孔(82)連通。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述驅(qū)動活塞(8)向下運動時，所述第一通孔(61)與第四通孔(81)對齊連通。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述驅(qū)動活塞(8)與換向閥(9)上端之間設(shè)有換向塞(5)，所述換向塞(5)對換向閥(9)上端限位。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述下閥體(10)下端與回壓閥體(13)上端相接處嵌套有配流盤(11)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液動推復(fù)沖擊振蕩器，其特征在于，所述回壓閥體(13)的壁體上傾斜開設(shè)有過流孔(131)，且所述過流孔(131)與第一腔體(17)連通。
【文檔編號】E21B7/24GK105888554SQ201610344869
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】李云虎, 王天巧, 柳小偉, 鄭永哲
【申請人】寶雞市遠深石油設(shè)備新技術(shù)有限公司