專利名稱：井下脈沖壓力模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鉆探領(lǐng)域，特別涉及一種井下脈沖壓力模擬器。
背景技術(shù)：
隨著我國各大油田開發(fā)大斜度井、大位移水平井、階梯水平井鉆井工藝技術(shù)的發(fā)展，套管開窗側(cè)鉆小井眼井、裸眼側(cè)鉆井技術(shù)的應(yīng)用，如何有效的向鉆頭施加鉆壓就成為業(yè)界普遍關(guān)注的問題。井下水力振蕩器是一種新型輔助鉆井工具，該工具可利鉆桿中的脈沖壓力激發(fā)軸向振動，從而帶動工具附近的鉆具組合產(chǎn)生小幅度的軸向振動，使鉆具與井壁縱向上的靜摩擦變?yōu)閯幽Σ粒岣咩@進(jìn)過程中鉆壓傳遞的有效性，減少鉆柱與井眼之間的摩阻。井下水力振蕩器的工作性能直接受到鉆桿中的脈沖壓力特性的影響。通過對水力振蕩器在不同幅值與頻率脈沖壓力下的地面測試，可有效分析其工作能力、穩(wěn)定性以及可靠性，有利于改進(jìn)鉆井施工工藝，避免井下事故，是針對該工具開發(fā)應(yīng)用的有效研發(fā)方法。然而目前沒有針對井下工具的脈沖壓力模擬器，從而無法對井下水力振蕩器的工作性能作地面評估。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠?qū)滤φ袷幤鞴ぷ鳝h(huán)境進(jìn)行地面模擬測試以實現(xiàn)對井下水力振蕩器的工作性能作地面評估的井下脈沖壓力模擬器。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:一種井下脈沖壓力模擬器，包括外筒、閥板、軸承、閥桿、卡簧、密封圈、徑向錐齒輪、軸向錐齒輪、安裝架、電機(jī)以及電機(jī)調(diào)速器，外筒的兩端分別設(shè)置有內(nèi)螺紋與外螺紋，上述的內(nèi)螺紋與外螺紋均為與標(biāo)準(zhǔn)石油鉆桿螺紋相配合的螺紋，可用于連接鉆桿，且外筒上開有與外筒的軸線相垂直的階梯形的閥組件容納孔，閥桿設(shè)置于閥組件容納孔內(nèi)，閥板設(shè)置于閥桿的中間，閥桿嵌入外筒的筒壁的部分設(shè)置有密封槽，密封圈設(shè)置于密封槽中，閥桿的兩端均設(shè)置有軸承，且軸承均不突出于外筒的外壁，閥桿一端設(shè)置有卡簧槽，用于防止軸承由閥桿一端脫落的卡簧設(shè)置于卡簧槽處，閥桿的另一端穿過閥組件容納槽與徑向錐齒輪連接；徑向錐齒輪與軸向錐齒輪相嚙合；安裝架包括互相垂直的直板結(jié)構(gòu)部分和圓弧板結(jié)構(gòu)部分，直板結(jié)構(gòu)部分開有輸出軸通過孔，電機(jī)與安裝架固定連接且電機(jī)的輸出軸穿過輸出軸通過孔與軸向錐齒輪連接，圓弧板結(jié)構(gòu)部分與外筒相貼合，且圓弧板結(jié)構(gòu)部分與外筒固定連接；電機(jī)與電機(jī)調(diào)速器連接。優(yōu)選的，閥桿中間設(shè)置有閥板的位置處的直徑小于閥桿兩端的直徑。優(yōu)選的，閥桿為啞鈴形階梯軸結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，閥桿與徑向錐齒輪通過螺釘固定連接。[0014]優(yōu)選的，電機(jī)的輸出軸與軸向錐齒輪通過螺釘固定連接。優(yōu)選的，電機(jī)與安裝架的直板結(jié)構(gòu)部分固定連接。采用本實用新型的井下脈沖壓力模擬器能夠在有液體通過的時候使管路中產(chǎn)生一定幅值與頻率的脈沖壓力，從而可用于模擬井下水力振蕩器的工作環(huán)境，進(jìn)而實現(xiàn)了井下水力振蕩器的工作性能的地面評估，且本實用新型的井下脈沖壓力模擬器具有承壓能力強(qiáng)，對形成壓力脈沖的幅值與頻率調(diào)整方便、通用性較強(qiáng)的優(yōu)點。

圖1是本實用新型井下脈沖壓力模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，I為外筒,2為閥板,3為軸承,4為閥桿,5為卡簧,6為密封圈,7為徑向錐齒輪，8為軸向錐齒輪,9為安裝架，10為電機(jī),11為電機(jī)調(diào)速器，12為電源插頭。外筒I的兩端分別設(shè)置有內(nèi)螺紋與外螺紋，且外筒I上開有與外筒I的軸線相垂直的階梯形的閥組件容納孔，閥桿4為中間部分的直徑小于兩端部分的直徑的啞鈴形階梯軸結(jié)構(gòu)，且閥桿4設(shè)置于閥組件容納孔內(nèi)，閥板2設(shè)置于閥桿4的中間，閥桿4嵌入外筒I的筒壁的部分設(shè)置有密封槽，密封圈6設(shè)置于密封槽中，閥桿4的兩端均設(shè)置有軸承3，且軸承3均不突出于外筒I的外壁，閥桿4 一端設(shè)置有卡簧槽，用于防止軸承3由閥桿4 一端脫落的卡簧5設(shè)置于卡簧槽處，閥桿4的另一端穿過閥組件容納槽與徑向錐齒輪7連接。徑向錐齒輪7與軸向錐齒輪8相嚙合。安裝架9包括互相垂直的直板結(jié)構(gòu)部分和圓弧板結(jié)構(gòu)部分，直板結(jié)構(gòu)部分開有輸出軸通過孔，電機(jī)10與安裝架9的直板結(jié)構(gòu)部分固定連接且電機(jī)10的輸出軸穿過輸出軸通過孔與軸向錐齒輪8連接，圓弧板結(jié)構(gòu)部分與外筒I相貼合，且圓弧板結(jié)構(gòu)部分與外筒I固定連接。徑向錐齒輪7與軸向錐齒輪8的底部均開有螺釘孔，閥桿4與徑向錐齒輪7之間以及電機(jī)10的輸出軸與軸向錐齒輪8之間均通過螺釘固定連接。電機(jī)10與電機(jī)調(diào)速器11連接。安裝時，將密封圈6安裝于閥桿4的密封槽內(nèi)，然后將閥桿4安裝于外筒I的階梯形的閥組件容納孔內(nèi)。將閥板2通過外筒I的筒內(nèi)的空腔裝在閥桿4的中間位置。閥桿4的兩端安裝軸承3,并固定在外筒I內(nèi)。閥桿4有卡簧槽的一端安裝卡簧5,以防止軸承3由閥桿4 一端脫落，閥桿4的另一端安裝徑向錐齒輪7，并用螺釘固定。將電機(jī)10的輸出軸穿過安裝架9直板結(jié)構(gòu)部分的輸出軸通過孔，并將電機(jī)10與安裝架9直板結(jié)構(gòu)部分固定，電機(jī)10的輸出軸前端安裝軸向錐齒輪8，并用螺釘固定。把安裝架9的圓弧板結(jié)構(gòu)部分固定在外筒I上。最后為電機(jī)10安裝導(dǎo)線、電機(jī)調(diào)速器11以及電源插頭12。使用時將水力振蕩器末端連接在外筒I內(nèi)螺紋一端，水力振蕩器前端連接水泵。開泵后由于閥板2在流道中的限流作用，從而使流道內(nèi)產(chǎn)生一定的壓力。當(dāng)閥板2處于垂直于本實用新型的井下脈沖壓力模擬器的軸向位置時，流道內(nèi)的壓力值即為本實用新型的井下脈沖壓力模擬器在該流量下的脈沖壓力幅值，流量越大壓力幅值越大。通過電機(jī)調(diào)速器11可以調(diào)節(jié)電機(jī)10的轉(zhuǎn)速，從而控制閥板2在流道中的旋轉(zhuǎn)速度，從而改變流道截面變化頻率，即為脈沖壓力的變換頻率，轉(zhuǎn)速越高頻率越高。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種井下脈沖壓力模擬器，其特征在于:包括外筒(I)、閥板(2)、軸承(3)、閥桿(4)、卡簧(5)、密封圈(6)、徑向錐齒輪(7)、軸向錐齒輪(8)、安裝架(9)、電機(jī)(10)以及電機(jī)調(diào)速器(11)， 所述外筒⑴的兩端分別設(shè)置有內(nèi)螺紋與外螺紋，且所述外筒⑴上開有與所述外筒(I)的軸線相垂直的階梯形的閥組件容納孔，所述閥桿(4)設(shè)置于所述閥組件容納孔內(nèi)，所述閥板(2)設(shè)置于所述閥桿(4)的中間，所述閥桿(4)嵌入所述外筒(I)的筒壁的部分設(shè)置有密封槽，所述密封圈(6)設(shè)置于所述密封槽中，所述閥桿(4)的兩端均設(shè)置有軸承(3)，且所述軸承(3)均不突出于所述外筒(I)的外壁，所述閥桿(4) 一端設(shè)置有卡簧槽，用于防止所述軸承(3)由所述閥桿(4) 一端脫落的所述卡簧(5)設(shè)置于所述卡簧槽處，所述閥桿(4)的另一端穿過所述閥組件容納槽與所述徑向錐齒輪(7)連接； 所述徑向錐齒輪(7)與所述軸向錐齒輪(8)相嚙合； 所述安裝架(9)包括互相垂直的直板結(jié)構(gòu)部分和圓弧板結(jié)構(gòu)部分，所述直板結(jié)構(gòu)部分開有輸出軸通過孔，所述電機(jī)(10)與所述安裝架(9)固定連接且所述電機(jī)(10)的輸出軸穿過所述輸出軸通過孔與所述軸向錐齒輪(8)連接，所述圓弧板結(jié)構(gòu)部分與所述外筒(I)相貼合，且所述圓弧板結(jié)構(gòu)部分與所述外筒(I)固定連接； 所述電機(jī)(10)與所述電機(jī)調(diào)速器(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下脈沖壓力模擬器，其特征在于:所述閥桿(4)中間設(shè)置有所述閥板⑵的位置處的直徑小于所述閥桿⑷兩端的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下脈沖壓力模擬器，其特征在于:所述閥桿(4)為啞鈴形階梯軸結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下脈沖壓力模擬器，其特征在于:所述閥桿(4)與所述徑向錐齒輪(7)通過螺釘固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下脈沖壓力模擬器，其特征在于:所述電機(jī)(10)的輸出軸與所述軸向錐齒輪(8)通過螺釘固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下脈沖壓力模擬器，其特征在于:所述電機(jī)(10)與所述安裝架(9)的所述直板結(jié)構(gòu)部分固定連接。
專利摘要本實用新型公開了一種井下脈沖壓力模擬器，包括外筒、閥板、軸承、閥桿、卡簧、密封圈、徑向錐齒輪、軸向錐齒輪、安裝架、電機(jī)及電機(jī)調(diào)速器，外筒的兩端分別設(shè)置有內(nèi)螺紋與外螺紋，外筒上開有閥組件容納孔，閥桿置于閥組件容納孔內(nèi)，閥板設(shè)置于閥桿的中間，閥桿上設(shè)置有密封槽，密封圈置于密封槽中，閥桿的兩端均設(shè)置有軸承，閥桿一端設(shè)置有卡簧槽，卡簧設(shè)置于卡簧槽處，閥桿的另一端與徑向錐齒輪連接；徑向錐齒輪與軸向錐齒輪相嚙合；安裝架與外筒固定連接，電機(jī)與安裝架固定連接且電機(jī)的輸出軸與軸向錐齒輪連接；電機(jī)與電機(jī)調(diào)速器連接。采用本實用新型的技術(shù)方案能夠?qū)滤φ袷幤鞴ぷ鳝h(huán)境進(jìn)行地面模擬測試以實現(xiàn)對其工作性能的地面評估。
文檔編號E21B47/00GK203035182SQ201220717459
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者馮強(qiáng), 張文華, 李瑞明, 吳杰, 辛秀琴, 吳欣袁, 于學(xué)良 申請人:中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司