軸向振動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鉆井工具領域，特別涉及一種軸向振動器。本發(fā)明利用周向振動器或脈沖發(fā)生器所產生的壓力脈沖產生軸向振動。有效解決大斜度位移井、水平井鉆柱的拖壓問題。本發(fā)明結構簡單，振動可靠。通過更換脈沖發(fā)生器，改變泥漿的壓力波動，可對振動功率進行調整，適應性強。
【專利說明】軸向振動器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鉆井工具領域，特別涉及一種軸向振動器。
【背景技術】
[0002]在定向井、水平井、大位移井以及分支井鉆井作業(yè)中，由于井眼軌跡存在曲率或狗腿度，鉆柱在彎曲井段以下部分與井眼低邊形成接觸(或托底)，從而導致無法有效施加鉆壓，形成托壓。一旦出現(xiàn)托壓效應，將會大幅度降低鉆井速度，形成不安全隱患，增加鉆井作業(yè)風險。復雜結構井鉆井托壓效應的解決，是世界石油鉆井科學領域中的重要基礎理論課題。目前國際鉆井領域在緩解鉆柱滑動鉆井中托壓效應研究方面的前期成果可分為:減小鉆柱接觸壓力、減小摩擦因數、振動方法釋放摩阻和扭矩、增強鉆機系統(tǒng)工作能力等4種方法。而機械振動方法是最具有前景的降低鉆柱摩阻扭矩，緩解托壓效應，增加鉆壓傳送能和延伸距離的研究方向。國內鉆井市場中尚無采用機械振動方法的國產定型鉆井工具投產。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決緩解托壓效應的機械振動鉆井工具在國內領域的空白，本發(fā)明提供一種軸向振動器，可提供鉆柱的軸向機械振動，有效釋放定向井、水平井、大位移井以及分支井鉆井作業(yè)中，由于井眼軌跡存在曲率或狗腿度，鉆柱在彎曲井段以下部分與井眼低邊形成接觸(或托底)而產生的托壓效應，提高鉆井時效，降低鉆井風險。
[0004]本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn):
一種軸向振動器，包括上接中心桿、內花鍵筒、外筒、下外筒和下接頭，上接中心桿伸入內花鍵筒的部分與其前端螺紋連接，內花鍵筒后端與外筒前端螺紋連接，外筒后端與下外筒前端螺紋連接，下外筒后端與下接頭螺紋連接，下接頭為螺紋轉換接頭；上接中心桿尾端與中心管下接頭前端螺紋連接；上接中心桿與外筒之間還套有一組蝶形彈簧組，蝶形彈簧組位于上接中心桿后端的外徑收縮處；下外筒與中心管下接頭之間形成活塞腔，中心管下接頭后端的外徑收縮處套有活塞，活塞與下外筒的內壁貼合滑動。
[0005]進一步的，上接中心桿與內花鍵筒連接處的外側面為六邊形，內花鍵筒相應部位的內側面為內六邊形。
[0006]進一步的，上接中心桿下部還安裝有鎖緊螺母，鎖緊螺母位于蝶形彈簧組尾端與中心管下接頭頂端之間。
[0007]進一步的，外筒與上接中心桿之間還套有隔套，隔套位于內花鍵筒尾端與蝶形彈簧組之間。
[0008]上述技術方案中的軸向振動器還包括密封件，該密封件分別設置在相接觸的兩部件之間。
[0009]本發(fā)明可與周向振動器直接連接在鉆柱中共同使用，利用周向振動器所產生的壓力脈沖，使泥漿產生壓力波動進行激震，配合本發(fā)明的蝶形彈簧組和活塞產生軸向振動。周向振動器產生徑向(沿周向360度)振動,軸向振動器產生軸向振動，共同形成一個三維振動源，有效解決大斜度位移井、水平井鉆柱的托壓問題，提高鉆井時效，降低鉆井風險。也可安裝一個泥漿壓力脈沖發(fā)生器，單獨使用，形成獨立的軸向振動源。本發(fā)明結構簡單，振動可靠。通過更換脈沖發(fā)生器，改變泥漿的壓力波動，可對振動功率進行調整，適應性強。
[0010]本發(fā)明利用產生軸向振動。、有效拖壓問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0012]其中:1:上接中心桿；2:內花鍵筒；3:外筒；4:隔套；5:中心管下接頭；6:活塞；7:開口擋圈；8:下外筒；9:下接頭；10:鎖緊螺母；11:蝶形彈簧組。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明:
如圖1所示，本發(fā)明提供一種軸向振動器，包括上接中心桿1、內花鍵筒2、外筒3、下外筒8和下接頭9，上接中心桿I伸入內花鍵筒2的部分與其前端螺紋連接，內花鍵筒2后端與外筒3前端螺紋連接，外筒3后端與下外筒8前端螺紋連接，下外筒8后端與下接頭9螺紋連接，下接頭9為螺紋轉換接頭；上接中心桿I尾端與中心管下接頭5前端螺紋連接；上接中心桿I與外筒3之間還套有一組蝶形彈簧組11，蝶形彈簧組11位于上接中心桿I后端的外徑收縮處；下外筒8與中心管下接頭5之間形成活塞腔，中心管下接頭5后端的外徑收縮處套有活塞6，中心管下接頭5后端端部的周向凹槽內嵌有開口擋圈7，與中心管下接頭5后端的外徑收縮處配合限制活塞6相對中心管下接頭5的軸向移動?；钊?與下外筒8的內壁貼合滑動。
[0014]活塞6在泥漿周向振動器或脈沖發(fā)生器所產生的壓力脈沖作用下產生軸向運動。壓力升高時，活塞6推動中心管下接頭5向左移動，壓縮蝶形彈簧組11，彈簧貯能。此時活塞6的極限位置為下外筒8內側的縮徑處。壓力降低時，活塞6承受的壓力減少，蝶形彈簧組11釋能，推動中心管下接頭5和活塞6向右移動，進而帶動上接中心桿I向右移動。此時上接中心桿I的極限位置為上接中心桿I上部的臺肩處。如此反復，形成軸向振動。
[0015]周向振動器可產生徑向(沿周向360度)振動，軸向振動器產生軸向振動，共同形成一個三維振動源，有效解決大斜度位移井、水平井鉆柱的托壓問題，提高鉆井時效，降低鉆井風險。
[0016]泥漿壓力脈沖發(fā)生器可單獨使用，形成獨立的軸向振動源。
[0017]在上述實施例的基礎上，上接中心桿I與內花鍵筒2連接處的外側面為六邊形，內花鍵筒2相應部位的內側面為內六邊形。六邊形花鍵不僅加工工藝性好，且能夠充分傳遞扭矩。當然，也可采用矩形花鍵結構等用于傳遞扭矩的結構。
[0018]同時，上接中心桿I下部還安裝有鎖緊螺母10，鎖緊螺母10位于所述蝶形彈簧組11尾端與中心管下接頭5頂端之間，可根據需要調節(jié)蝶形彈簧組11的預緊力。
[0019]外筒3與上接中心桿I之間還套有隔套4，隔套4位于內花鍵筒2尾端與蝶形彈簧組11之間。蝶形彈簧組11外徑通過該隔套4作用在外筒3上，一方面可以承受蝶形彈簧組11壓縮時的反作用力，述鎖緊螺母10配合進行蝶形彈簧組11預緊力的調節(jié)；另一方面對外筒3與上接中心桿I之間的空隙起到一定的密閉作用。
[0020]上述技術方案中的軸向振動器還包括密封件，該密封件分別設置在相接觸的兩部件之間，如活塞6與下外筒8之間、下外筒8與外筒3之間、外筒3與內花鍵筒2之間、內花鍵筒2與上接中心桿I之間等，保證軸向振動器相接觸兩部件之間的密閉性。
[0021]本發(fā)明在鉆柱中的安裝位置可通過專門的軟件設定，在井隊的實際應用中基本上是憑各自的經驗確定。不同的井型上下連接的鉆具可能會有不同，大多數上下和鉆桿連接。在鉆井作業(yè)中，本發(fā)明最理想的安裝位置為托壓最嚴重的地方，如狗腿處。在實際作業(yè)中，根據水平段長度、狗腿曲度等實際情況確定其在鉆柱中的具體位置。根據經驗一般安裝在水平段中段位置。
【權利要求】
1.軸向振動器，其特征在于，包括上接中心桿、內花鍵筒、外筒、下外筒和下接頭，所述上接中心桿伸入內花鍵筒的部分與其前端螺紋連接，所述內花鍵筒后端與外筒前端螺紋連接，所述外筒后端與下外筒前端螺紋連接，所述下外筒后端與下接頭螺紋連接，所述下接頭為螺紋轉換接頭；所述上接中心桿尾端與中心管下接頭前端螺紋連接；所述上接中心桿與外筒之間還套有一組蝶形彈簧組，所述蝶形彈簧組位于上接中心桿后端的外徑收縮處；所述下外筒與中心管下接頭之間形成活塞腔，所述中心管下接頭后端的外徑收縮處套有活塞，所述活塞與下外筒的內壁貼合滑動。
2.根據權利要求1所述的軸向振動器，其特征在于，所述上接中心桿與內花鍵筒連接處的外側面為六邊形，所述內花鍵筒相應部位的內側面為內六邊形。
3.根據權利要求2所述的軸向振動器，其特征在于，所述上接中心桿下部還安裝有鎖緊螺母，所述鎖緊螺母位于所述蝶形彈簧組尾端與中心管下接頭頂端之間。
4.根據權利要求3所述的軸向振動器，其特征在于，所述外筒與上接中心桿之間還套有隔套，所述隔套位于內花鍵筒尾端與蝶形彈簧組之間。
5.根據權利要求1-4任一所述的軸向振動器，其特征在于，還包括密封件，所述密封件分別設置在相接觸的兩部件之間。
【文檔編號】E21B7/24GK103742076SQ201410000663
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權日:2014年1月2日
【發(fā)明者】宋順平, 易先中, 楊森, 陳霖, 王力宏, 李培梅, 王武 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司