一种新型水力爬进器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型水力爬进器，属石油、天然气钻井设备技术领域。该水力爬进器由上接头、加压总成、中间短节、外壳、下接头构成。外壳一端螺纹安装有下接头，另一端通过中间短节螺纹连接安装有加压总成，加压总成的端头螺纹安装有上接头；外壳内通过定位套螺纹安装有涡轮轴，涡轮轴中部开设有流道孔，与流道孔对应的外壳内壁上设置凸块。该水力爬进器工作时通过流道孔与凸块的位置关系发生周期性变化，产生简谐压力脉冲，使得活塞周期性的伸出与缩回，从而实现在钻进过程中钻具的轴向振动，并且向前蠕动前进。可有效降低摩阻，并给钻头加压，提高机械钻速，提高钻井效率，降低钻井成本。

【技术实现步骤摘要】
一种新型水力爬进器
本技术涉及一种新型水力爬进器，属石油、天然气钻井设备

技术介绍
近年来，随着钻井技术的不断发展，油田钻井已从原来的定向井逐渐向水平井和大位移井发展。在水平井和大位移井的钻进过程中，随着入井深度增加，钻柱与井壁之间的摩擦力逐渐增大导致钻压损失，降低了机械钻速。特别在钻井过程中，钻具在井眼曲率较大的井段，或在过长水平段时会产生较大摩阻、托压现象。摩阻大、托压等问题不仅严重影响了机械钻速，也容易引起压差卡钻等井下故障，尤其是在滑动钻进时，无法给钻头施加真实有效的钻压，降低了钻井效率。降低摩阻、减少常规钻井中的卡钻事故，增加钻压、提高钻井的机械钻速是当前钻井工程中迫切需要解决的问题。为解决上述问题，相关领域的学者进行了大量的研究，如添加润滑剂、管柱上安装滚子、使用稳定器和水力振荡器等，其中应用最广泛的就是水力振荡器。但这些方法都存在一些不足与缺陷，如适用条件的要求和受到其他因素的限制等。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种降低摩阻、增加钻压、提高机械钻速的新型水力爬进器。本技术的技术方案是：一种新型水力爬进器，它由上接头、加压总成、中间短节、外壳、下接头构成，其特征在于：外壳一端螺纹安装有下接头，另一端通过中间短节螺纹连接安装有加压总成，加压总成的端头螺纹安装有上接头；外壳内通过定位套螺纹安装有涡轮轴，涡轮轴中部开设有流道孔，与流道孔对应的外壳内壁上设置凸块，凸块一侧的涡轮轴上装有止推轴承，凸块与止推轴承之间的涡轮轴通过调整套A和调整套B装有挡流头和限流套；凸块另一侧的涡轮轴上通过扶正轴承A和扶正轴承B固装有涡轮组。所述的扶正轴承A通过定位套和中间短节固装在涡轮轴上，扶正轴承B通过涡轮轴轴肩实现轴向固定。所述的加压总成由一级缸体、一级活塞、二级缸体、二级活塞、三级缸体、三级活塞构成；一级缸体与三级缸体之间通过二级缸体相互螺纹连接，一级缸体、二级缸体和三级缸体内分别对应状安装有一级活塞、二级活塞、三级活塞；三级活塞的一端与中间接头螺纹连接。所述的一级缸体、二级缸体和三级缸体上分别设置有缸体过流孔，一级活塞、二级活塞上分别设置有活塞过流孔，缸体和活塞之间设置有密封圈。所述的涡轮组由依次安装在涡轮轴上的涡轮定子和涡轮转子构成。本技术方案与现有技术相比的有益效果在于：该新型水力爬进器结构设计合理、使用方便，通过钻压液流经流道孔过流量的变化，产生脉冲压力，活塞轴向运动，形成轴向的振动，可有效将钻柱与井壁的静摩擦变为动摩擦，降低摩阻；同时加压总成向钻头施加钻压，能够促进钻柱向下爬进，提高钻井效率，降低钻井成本。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1的A处放大结构示意图；图3为图1的B处放大结构示意图。图中：1、上接头，2、一级缸体，3、一级活塞，4、二级缸体，5、二级活塞，6、三级活塞，7、三级缸体，8、中间短节，9、定位套，10、扶正轴承A，11、涡轮转子，12、涡轮定子，13、扶正轴承B，14、外壳，15、凸块，16、调整套A，17、挡流头，18、限流套，19、调整套B，20、止推轴承，21、涡轮轴，22、下接头，23、缸体过流孔，24、活塞过流孔，25、密封圈，26、流道孔。具体实施方式该新型水力爬进器由上接头1、加压总成、中间短节8、外壳14、下接头22构成，外壳14一端螺纹安装有下接头22，另一端通过中间短节8螺纹连接安装有加压总成，加压总成的端头螺纹安装有上接头1。外壳14内通过定位套9螺纹安装有涡轮轴21，定位套9起到轴向定位作用。涡轮轴21中部开设有流道孔26并呈120°均匀分布，与流道孔26对应的外壳14内壁上设置凸块15，凸块15一侧的涡轮轴21上装有止推轴承20，凸块15与止推轴承20之间的涡轮轴21通过调整套A16和调整套B19装有挡流头17和限流套18，挡流头17和限流套18起限流作用，允许少量流体流入止推轴承20，可起到润滑作用；凸块15另一侧的涡轮轴21上通过扶正轴承A10和扶正轴承B13固装有涡轮组。扶正轴承A10通过定位套9和中间短节8固装在涡轮轴21上，扶正轴承B13通过涡轮轴21轴肩实现轴向固定。扶正轴承A10、扶正轴承B13与止推轴承20安装在涡轮轴21上用于承受轴向力。所述的加压总成由一级缸体2、一级活塞3、二级缸体4、二级活塞5、三级缸体6、三级活塞7构成；一级缸体2一端与上接头1螺纹连接，上接头1的内径小于一级缸体2的内径，来限制一级活塞3向上位移一级缸体2与三级缸体6之间通过二级缸体4相互螺纹连接，一级缸体2、二级缸体4和三级缸体6内分别对应状安装有一级活塞3、二级活塞5、三级活塞7；三级活塞7的一端与中间接头螺纹连接。所述的一级缸体2、二级缸体4和三级缸体6上分别设置有缸体过流孔23，呈90°均匀分布，与环空相通，使压力与环空压力相同；一级活塞3、二级活塞5上分别设置有活塞过流孔24，活塞过流孔2呈60°均匀分布，与缸体内腔相通，以使高压流体流入，缸体和活塞之间设置有密封圈25。该水力爬进器的涡轮组由依次安装在涡轮轴21上的涡轮定子12和涡轮转子11构成。该水力爬进器使用时，上接头1连接钻柱，下接头22连接钻杆和钻头。在钻井过程中，钻井液驱动涡轮组带动涡轮轴21转动，随着涡轮轴21转动，流道孔26与凸块15的位置关系发生周期性变化，过流量周期性改变，产生简谐压力脉冲。压力脉冲上传至加压总成，压力增大时，推动加压总成的活塞前行，使下部钻杆前行，并给钻头加压；压力减小时，在钻柱内应力的作用下，收回活塞。由于活塞杆推动下部钻杆的前行，上部钻柱下压，从而实现整个钻柱的向下“蠕动”，同时加压总成向钻头施压，实现“爬进”。整个过程在一个脉冲周期内完成，实现钻柱的振动，将静摩擦变为动摩擦，有效降低摩阻，同时加压总成向钻头施加钻压，促进钻柱向下爬进，提高钻井效率，降低钻井成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型水力爬进器，它由上接头（1）、加压总成、中间短节（8）、外壳（14）、下接头（22）构成，其特征在于：外壳（14）一端螺纹安装有下接头（22），另一端通过中间短节（8）螺纹连接安装有加压总成，加压总成的端头螺纹安装有上接头（1）；外壳（14）内通过定位套（9）螺纹安装有涡轮轴（21），涡轮轴（21）中部开设有流道孔（26），与流道孔（26）对应的外壳（14）内壁上设置凸块（15），凸块（15）一侧的涡轮轴（21）上装有止推轴承（20），凸块（15）与止推轴承（20）之间的涡轮轴（21）通过调整套A（16）和调整套B（19）装有挡流头（17）和限流套（18）；凸块（15）另一侧的涡轮轴（21）上通过扶正轴承A（10）和扶正轴承B（13）固装有涡轮组。

【技术特征摘要】
1.一种新型水力爬进器，它由上接头（1）、加压总成、中间短节（8）、外壳（14）、下接头（22）构成，其特征在于：外壳（14）一端螺纹安装有下接头（22），另一端通过中间短节（8）螺纹连接安装有加压总成，加压总成的端头螺纹安装有上接头（1）；外壳（14）内通过定位套（9）螺纹安装有涡轮轴（21），涡轮轴（21）中部开设有流道孔（26），与流道孔（26）对应的外壳（14）内壁上设置凸块（15），凸块（15）一侧的涡轮轴（21）上装有止推轴承（20），凸块（15）与止推轴承（20）之间的涡轮轴（21）通过调整套A（16）和调整套B（19）装有挡流头（17）和限流套（18）；凸块（15）另一侧的涡轮轴（21）上通过扶正轴承A（10）和扶正轴承B（13）固装有涡轮组。2.根据权利要求1所述的一种新型水力爬进器，其特征在于：所述的扶正轴承A（10）通过定位套（9）和中间短节（8）固装在涡轮轴（21）上，扶正...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏成宇，华勇，亢博文，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42