簧阀式钻井液脉冲发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了簧阀式钻井液脉冲发生装置，属于钻井设备领域，包括缸体、活塞式阀芯、弹簧和泄流孔，所述活塞式阀芯与所述缸体配合且二者可沿轴向相对运动，所述活塞式阀芯内部设有进液口与缸体内的阀芯形成孔连通，所述活塞式阀门与缸体内壁之间形成环形空间，所述泄流孔连通环形空间与缸体的出口，所述活塞式阀芯上设有连通进液口与环形空间的侧分流孔。本发明专利技术结构简单，使用方便，当钻井液流经该装置时时，将普通钻井液连续流转换为脉冲射流，从而实现脉冲射流钻井,而脉冲射流改变了井底流场，提高破岩效率。

Spring valve type drilling fluid pulse generator

The invention provides a reed valve type drilling fluid pulse generator, which belongs to the field of drilling equipment, including cylinder, piston, valve spring and a discharge hole of the piston type valve and the cylinder with and the two relative motion along the axial direction, the piston type valve core is arranged inside the liquid inlet valve and the cylinder body the formation of holes, the annular space is formed between the piston and the inner wall of the cylinder valve, the discharge communicated with the annular space and the cylinder hole outlet, the piston is provided with a liquid inlet valve connected with the annular space side porthole. The invention has the advantages of simple structure, convenient use, when drilling fluid flows through the device from the common drilling fluid will be converted to a continuous pulse jet, so as to realize the pulse jet drilling, and the change of pulse jet flow field, improve the efficiency of rock breaking.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油钻井领域，涉及脉冲射流钻井技术，尤其涉及簧阀式钻井液脉冲发生装置。
技术介绍
在石油、地质钻探的钻井施工作业中，为进一步提高钻井速度，人们专利技术了各种钻井提速工具，其中钻井液脉冲射流就能显著提高钻井速度，脉冲射流与普通连续流有很大不同，普通钻井液连续流的流量是恒定的，脉冲射流的流量则以固定频率发生由大到小的变化，脉冲射流能改变井底岩石的受力状态，改变井底流场，提高破岩效率。而将普通钻井液连续流转换为脉冲射流的关键装置叫做脉冲发生器。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种结构简单，使用方便，可将普通钻井液连续流转换为脉冲射流，从而实现脉冲射流钻井的簧阀式钻井液脉冲发生装置。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：簧阀式钻井液脉冲发生装置，包括缸体、活塞式阀芯、弹簧和泄流孔，所述缸体为空心金属管体，所述缸体内部包括连通的阀芯固定孔、阀芯行程孔和出孔，所述活塞式阀芯包括活塞头和活塞杆，所述活塞头与所述阀芯固定孔过渡配合且二者沿所述缸体的轴线方向相对移动，所述活塞杆与所述阀芯形成孔过渡配合且二者沿所述缸体的轴线方向相对移动，所述活塞杆与所述缸体的内表面之间形成环形空间，所述弹簧设在所述活塞杆的外圈且二者同轴设置，所述弹簧设在所述环形空间内，所述活塞式阀芯内部设有连通的进液口和常开孔，所述进液口设在靠近所述活塞头的一端，所述常开孔设在靠近所述活塞杆的一端，所述活塞杆上设有连通所述进液口和所述环形空间的侧分流孔，所述阀芯行程孔与所述缸体的外表面之间设有泄流孔，所述泄流孔连通所述环形空间和所述出孔。进一步的，所述侧分流孔在所述活塞杆上呈上、中、下三层均布，每层侧分流孔的数量为四个且相对所述活塞杆的轴线均布设置。进一步的，所述进液口的直径是所述侧分流孔直径的3.5～5倍。进一步的，所述泄流孔的数量为四个且相对所述阀芯行程孔的轴线均布设置，所述泄流孔的最大泄流量等于所述侧分流孔全开时的流量。进一步的，所述阀芯固定孔的直径是所述进液口直径的1.5～4倍。进一步的，所述弹簧为管式弹簧且外表面设有设有渗氮层。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术结构简单，使用方便，当钻井液流经该装置时时，将普通钻井液连续流转换为脉冲射流，从而实现脉冲射流钻井,而脉冲射流改变了井底流场，提高破岩效率；此结构维护方便，可广泛应用脉冲射流钻井。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术簧阀式钻井液脉冲发生装置的结构示意图。附图标记说明：1-缸体；11-阀芯固定孔；12-出孔；2-活塞式阀芯；21-活塞头；22-活塞杆；3-弹簧；4-侧分流孔；5-常开孔；6-泄流孔；7-阀体；8-进液口；9-阀芯行程孔；10-环形空间。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细说明。如图1所示，本专利技术为簧阀式钻井液脉冲发生装置，包括缸体1、活塞式阀芯2、弹簧3、泄流孔6，缸体1为空心金属管体，工作时缸体1的左右两端分别通过API钻杆螺纹与钻具相连接，缸体1的外形是与钻具相同的金属管体结构，缸体1内部包括连通的阀芯固定孔11、阀芯行程孔9和出孔12，活塞式阀芯2为T形，包括活塞头21和活塞杆22，活塞头21与阀芯固定孔11过渡配合且二者沿缸体1的轴线方向相对移动，活塞杆22与阀芯形成孔9过渡配合且二者沿缸体1的轴线方向相对移动，活塞杆22与缸体1的内表面之间形成环形空间10，弹簧3设在活塞杆22的外圈且二者同轴设置，弹簧3设在环形空间10内，活塞式阀芯2内部设有连通的进液口8和常开孔5，进液口8设在靠近活塞头21的一端，常开孔5设在靠近活塞杆22的一端，常开孔5的深度等于进液口8最大直径处与活塞杆22外表面之间的垂直距离，活塞杆22上设有连通进液口8和环形空间10的侧分流孔4，阀芯行程孔9与缸体1的外表面之间设有泄流孔6，泄流孔6的轴线与阀芯行程孔9的轴线平行设置，泄流孔6连通环形空间10和出孔12，泄流孔6与阀芯行程孔9之间的缸体1形成阀体7，阀体7的内表面设有渗氮层，提升阀体7的耐磨，耐冲蚀性能。优选地，侧分流孔4在活塞杆上呈上、中、下三层均布，每层侧分流孔4的数量为四个且相对活塞杆22的轴线均布设置，保证活塞式阀芯2在径向方向上受力均匀，保证活塞式阀芯2往复运动过程中不会偏心；更优选地，进液口8的直径是侧分流孔4直径的3.5～5倍，优选地为4.25倍，此比例参数是影响脉冲大小的主要因素，活塞式阀芯2向下运动时泄流的速度将逐渐减小，向上运动时泄流的速度将逐渐增大。优选地，泄流孔6的数量为四个且相对阀芯行程孔9的轴线均布设置，泄流孔6的最大泄流量等于侧分流孔4全开时的流量。优选地，阀芯固定孔11的直径是进液口8直径的1.5～4倍，优选为2倍，此参数影响脉冲的大小和冲击力，同时还影响脉冲的频率及弹簧的选型，设置此参数将直接决定脉冲发生器的工作参数，确保工具的脉冲输出频率低于10Hz，使其工作时不会干扰井底动力钻具的MWD信号传输。优选地，弹簧3为管式弹簧且外表面设有设有渗氮层，做防腐处理和耐冲蚀处理，提升使用性能，延长使用寿命，弹簧3的参数和活塞式阀芯2所受的压差确定了活塞式阀芯2往复运动的恢复力，活塞式阀芯2的行程由弹簧3的参数及进液口8的直径与阀芯固定孔11直径以及活塞杆22的长度决定的，这些参数确定活塞式阀芯2做往复运动的行程和脉冲频率和脉冲流量的大小，具体的参数过程如下：活塞式阀芯2的位移时间关系:x＝Asinωt..........(1)活塞式阀芯2运动速度表达式:v＝Aωcosωt...............(2)活塞式阀芯2运动加速度表达式:a＝-Aω2sinωt........(3)由牛顿第二定律得F＝Ma＝-Maω2sinωt.........(4)由(1)和(4)得F＝-Mω2x.....................(5)简谐运动的定义:F＝-kx...本文档来自技高网...

【技术保护点】
簧阀式钻井液脉冲发生装置，其特征在于：包括缸体(1)、活塞式阀芯(2)、弹簧(3)和泄流孔(6)，所述缸体(1)为空心金属管体，所述缸体(1)内部包括连通的阀芯固定孔(11)、阀芯行程孔(9)和出孔(12)，所述活塞式阀芯(2)包括活塞头(21)和活塞杆(22)，所述活塞头(21)与所述阀芯固定孔(11)过渡配合且二者沿所述缸体(1)的轴线方向相对移动，所述活塞杆(22)与所述阀芯形成孔(9)过渡配合且二者沿所述缸体(1)的轴线方向相对移动，所述活塞杆(22)与所述缸体(1)的内表面之间形成环形空间(10)，所述弹簧(3)设在所述活塞杆(22)的外圈且二者同轴设置，所述弹簧(3)设在所述环形空间(10)内，所述活塞式阀芯(2)内部设有连通的进液口(8)和常开孔(5)，所述进液口(8)设在靠近所述活塞头(21)的一端，所述常开孔(5)设在靠近所述活塞杆(22)的一端，所述活塞杆(22)上设有连通所述进液口(8)和所述环形空间(10)的侧分流孔(4)，所述阀芯行程孔(9)与所述缸体(1)的外表面之间设有泄流孔(6)，所述泄流孔(6)连通所述环形空间(10)和所述出孔(12)。

【技术特征摘要】
1.簧阀式钻井液脉冲发生装置，其特征在于：包括缸体(1)、活塞式阀芯(2)、弹簧(3)和泄流孔(6)，所述缸体(1)为空心金属管体，所述缸体(1)内部包括连通的阀芯固定孔(11)、阀芯行程孔(9)和出孔(12)，所述活塞式阀芯(2)包括活塞头(21)和活塞杆(22)，所述活塞头(21)与所述阀芯固定孔(11)过渡配合且二者沿所述缸体(1)的轴线方向相对移动，所述活塞杆(22)与所述阀芯形成孔(9)过渡配合且二者沿所述缸体(1)的轴线方向相对移动，所述活塞杆(22)与所述缸体(1)的内表面之间形成环形空间(10)，所述弹簧(3)设在所述活塞杆(22)的外圈且二者同轴设置，所述弹簧(3)设在所述环形空间(10)内，所述活塞式阀芯(2)内部设有连通的进液口(8)和常开孔(5)，所述进液口(8)设在靠近所述活塞头(21)的一端，所述常开孔(5)设在靠近所述活塞杆(22)的一端，所述活塞杆(22)上设有连通所述进液口(8)和所述环形空间(10)的侧分流孔(4)，所述阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：许京国，霍如军，陶瑞东，李贵宾，柳耀泉，张建荣，王建俊，王永路，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12