井下負壓脈沖射流減振器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及石油天然氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探、煤層氣開發(fā)等行業(yè)專用工具領域的一種井下負壓脈沖射流減振器。其中心軸套裝在外殼體內部，中心軸與外殼體之間通過對合面上的凹槽和凸起配合以及花鍵構成軸向限位滑動配合，中心軸下部加工旁通孔，外殼體下部設有與中心軸的旁通孔插接密封配合的內凸起，穩(wěn)定器固連在外殼體下端外部。本實用新型利用鉆柱振動控制鉆柱內部流道周期性的開啟或關閉，在降低鉆柱振動危害的同時，發(fā)揮出了井底負壓脈沖射流欠平衡鉆井技術的優(yōu)點，并且還具有沖擊鉆井的特點，對于提高深井、超深井鉆井速度，延長鉆柱及鉆頭使用壽命具有重要的實際意義。同時具有結構簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優(yōu)點。
【專利說明】井下負壓脈沖射流減振器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及涉及石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探工具領域中的一種井下負壓脈沖射流減振器。
【背景技術】
[0002]隨著油氣田開發(fā)難度的日益加大和鉆井技術的快速發(fā)展，油氣田對鉆井提速的要求與日俱增，特別是深井、超深井鉆探過程中，隨著鉆井液密度和井深的增加，鉆井液柱壓力對井底巖屑產生壓持效應，使得巖屑難以迅速脫離井底，造成鉆頭重復切削，降低了破巖效率，嚴重影響了鉆井速度的提高。與此同時，在鉆井過程中，由于鉆頭破巖特點使井下鉆柱產生縱向扭轉和橫向的沖擊振動，尤其在鉆進硬地層或軟硬夾層時更為劇烈。鉆柱振動給鉆井作業(yè)帶來極大危害，主要表現(xiàn)在:①不能均勻地加鉆壓和施加扭矩，使鉆頭早期破壞，影響鉆頭壽命和鉆速加劇鉆柱疲勞破壞，以鉆柱組件連接部位最為嚴重，常發(fā)生刺扣，粘扣，斷裂事故；③破壞地面設備。
[0003]鉆井實踐表明，負壓脈沖射流欠平衡鉆井技術綜合了欠平衡鉆井技術和噴射鉆井技術的優(yōu)點，又克服了各自的不足，對于提高鉆井速度起到了顯著積極的作用，是一種比較理想的鉆井技術。但是由于脈沖發(fā)生裝置結構上的問題，造成在使用過程中，脈沖發(fā)生裝置使用效果不好、可靠性較低，制約了此項技術的發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的問題，設計一種結構簡單，性能可靠，控制精度高，操作方便的井下負壓脈沖射流減振器。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]一種井下負壓脈沖射流減振器包括:中心軸1、外殼體2、花鍵5和穩(wěn)定器9，其中:中心軸I套裝在外殼體2內部，中心軸I與外殼體2之間通過對合面上的凹槽和凸起配合以及花鍵5構成軸向限位滑動配合，中心軸I下部加工旁通孔8，外殼體2下部設有與中心軸I的旁通孔8插接密封配合的內凸起，穩(wěn)定器9固連在外殼體2下端外部。
[0007]上述方案進一步包括:
[0008]在中心軸I與外殼體2之間上部預制有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內彈簧4。
[0009]穩(wěn)定器9外部加工螺旋槽。
[0010]中心軸I下端為弧形或錐形，與之配合的外殼體2下部內凸起部分為錐形。
[0011]花鍵5所處的空間內充滿潤滑油，在中心軸I與外殼體2之間的對合面上設有密
封裝置。
[0012]本實用新型的井下負壓脈沖射流減振器安裝在鉆頭與鉆具組合之間，當鉆柱未發(fā)生振動時，中心軸處于外殼體上部，此時鉆井液通過中心軸旁通孔進入外殼體，然后到達鉆頭，同時扭矩由中心軸通過花鍵傳遞至外殼體，然后驅動鉆頭旋轉；當鉆柱發(fā)生振動時，中心軸與外殼體在花鍵的配合下產生相對運動，當中心軸下端進入外殼體下端時，旁通孔關閉，即鉆井液到達鉆頭的流道被關閉，同時井底鉆頭附近區(qū)域的鉆井液在慣性作用下繼續(xù)上返，由于穩(wěn)定器外徑與鉆頭相近，井底鉆井液排空后沒有來流補充，因此在井底與穩(wěn)定器所形成的空間處于瞬時負壓狀態(tài)，有利于井底巖石的破碎以及巖屑脫離井底，并且當中心軸限位裝置與外殼體內部臺階結構接觸時,產生的沖擊力也會由外殼體傳至鉆頭,形成沖擊鉆井，由于鉆柱振動時，鉆頭脫離井底，外殼體在鉆井液壓力和彈簧恢復力的作用下下行，當中心軸下端離開外殼體下端時，流道打開，鉆井液到達鉆頭，從而形成了脈沖射流。脈沖射流、井底負壓狀態(tài)及沖擊鉆井共同作用，大幅提高了鉆井速度，同時利用鉆柱振動提供驅動力，降低了鉆柱振動造成的影響，在提高鉆井速度的同時減少鉆柱振動，化害為利，對于深井、超深井優(yōu)快鉆井具有重要意義。
[0013]該井下負壓脈沖射流減振器在發(fā)揮負壓脈沖射流欠平衡鉆井技術優(yōu)勢的同時，降低鉆柱振動的危害，并兼具沖擊鉆井特點，延長鉆柱及鉆頭的使用壽命，滿足油氣田開發(fā)對于鉆井工程提速提效的技術要求。還具有結構設計簡單可靠、加工方便、運行平穩(wěn)等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是依據(jù)本實用新型所提出的一種井下負壓脈沖射流減振器實施例結構示意圖。
[0015]圖中，1-中心軸、2-外殼體、3-密封裝置、4-彈簧、5-花鍵、6_限位裝置、7_密封裝置、8-旁通孔、9-穩(wěn)定器。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖1和具體實施例來詳細描述本實用新型。
[0017]實施例1
[0018]一種井下負壓脈沖射流減振器包括:中心軸1、外殼體2、花鍵5和穩(wěn)定器9，其中:中心軸I套裝在外殼體2內部，中心軸I與外殼體2之間通過對合面上的凹槽和凸起配合以及花鍵5構成軸向限位滑動配合，中心軸I下部加工旁通孔8，外殼體2下部設有與中心軸I的旁通孔8插接密封配合的內凸起，穩(wěn)定器9固連在外殼體2下端外部。
[0019]實施例2
[0020]上述實施例1的基礎上進一步包括:
[0021]在中心軸I與外殼體2之間上部預制有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內彈簧4，穩(wěn)定器9外部加工螺旋槽。
[0022]實施例3
[0023]如圖1，中心軸I安裝在外殼體2內部，中心軸I與外殼體I之間安裝密封裝置3、密封裝置7和彈簧4，中心軸I與外殼體2之間通過花鍵5配合，中心軸I下部加工旁通孔8，中心軸I上加工限位裝置6，外殼體2外部安裝穩(wěn)定器9。
[0024]上述實施例的井下負壓脈沖射流減振器安裝在鉆頭與鉆具組合之間，當鉆柱未發(fā)生振動時，中心軸處于外殼體上部，此時鉆井液通過中心軸旁通孔進入外殼體，然后到達鉆頭，同時扭矩由中心軸通過花鍵傳遞至外殼體，然后驅動鉆頭旋轉；當鉆柱發(fā)生振動時，中心軸與外殼體在花鍵的配合下產生相對運動，當中心軸下端進入外殼體下端時，旁通孔關閉，即鉆井液到達鉆頭的流道被關閉，同時井底鉆頭附近區(qū)域的鉆井液在慣性作用下繼續(xù)上返，由于穩(wěn)定器外徑與鉆頭相近，井底鉆井液排空后沒有液流補充，因此在井底與穩(wěn)定器所形成的空間處于瞬時負壓狀態(tài)，有利于井底巖石的破碎以及巖屑脫離井底，并且當中心軸限位裝置與外殼體內部臺階結構接觸時,產生的沖擊力也會由外殼體傳至鉆頭,形成沖擊鉆井，由于鉆柱振動時，鉆頭脫離井底，外殼體在鉆井液壓力和彈簧恢復力的作用下下行，當中心軸下端離開外殼體下端時，流道打開，鉆井液到達鉆頭，從而形成了脈沖射流。
【權利要求】
1.一種井下負壓脈沖射流減振器其特征是包括:中心軸(I)、外殼體(2)、花鍵(5)和穩(wěn)定器(9)，其中:中心軸(I)套裝在外殼體(2)內部，中心軸(I)與外殼體(2)之間通過對合面上的凹槽和凸起配合以及花鍵(5)構成軸向限位滑動配合，中心軸(I)下部加工旁通孔(8)，外殼體(2)下部設有與中心軸(I)的旁通孔(8)插接密封配合的內凸起，穩(wěn)定器(9)固連在外殼體(2)下端外部。
2.根據(jù)權利要求1所述的井下負壓脈沖射流減振器，其特征是:在中心軸(I)與外殼體(2)之間上部預制有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內設有彈簧(4)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的井下負壓脈沖射流減振器，其特征是:穩(wěn)定器(9)外部加工螺旋槽。
4.根據(jù)權利要求3所述的井下負壓脈沖射流減振器，其特征是:中心軸(I)下端為弧形或錐形，與之配合的外殼體(2)下部內凸起部分為錐形。
5.根據(jù)權利要求4所述的井下負壓脈沖射流減振器，其特征是:花鍵(5)所處的空間內充滿潤滑油，在中心軸(I)與外殼體(2)之間的對合面上設有密封裝置。
【文檔編號】E21B7/18GK203614037SQ201320663349
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月27日 優(yōu)先權日:2013年10月27日
【發(fā)明者】耿應春, 李文飛, 夏文安, 李玄燁, 崔杰, 于麗麗, 于麗萍 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院