井下降摩减阻水力振动器制造技术

本发明专利技术公开一种井下降摩减阻水力振动器，包括筒体组件、振动组件；所述振动组件包括振动塞、振动机构、双作用液缸机构；所述双作用液缸机构包括内管体、内阀、外阀、以及套设于所述内管体外的滑块体；所述内管体包括上管和下管；其中，上管和滑块体之间具有上液压腔；所述滑块体能够在液压驱动下在第一位置和第二位置之间往复运动；所述滑块体在第一位置时，所述内阀关闭将所述上管的内部和所述上液压腔阻断，所述外阀打开将所述上液压腔和所述下管的内部相连通；所述滑块体在第二位置时压缩振动弹簧，所述内阀打开将所述上管的内部和所述上液压腔相连通，所述外阀关闭将所述上液压腔和所述下管的内部和所述上液压腔相连通。和所述下管的内部和所述上液压腔相连通。和所述下管的内部和所述上液压腔相连通。

【技术实现步骤摘要】
井下降摩减阻水力振动器


[0001]本专利技术涉及石油与天然气工程
，尤其涉及一种井下降摩减阻水力振动器。

技术介绍

[0002]石油与天然气作为国家能源战略的重要部分，对保障国家的安全稳定具有极其重要的作用。国内外的大油田主要通过钻水平井、大位移井和多分支井等复杂结构井来提高油藏的采收率，从而降低开采成本。相对于一般的井身结构，水平井和大位移井等的显著特征就是它具有很大的摩阻扭矩，由于井斜角大、稳斜段长等特点，大斜段段管柱自重的绝大部分会压向井壁，增加了管柱下行阻力，所以会在管柱与井眼之间产生很大的摩擦力。因此，当管柱下入井时，入井的长度越长，所要克服的管柱与井眼的摩擦力就越大。摩擦力的存在，使传递到钻头上的有效钻压大大减小，降低了钻速，极大地限制了管柱的下入，同时也会造成管柱磨损。当摩擦力增大至足够大时，还会引起管柱产生正弦弯曲和螺旋屈曲，严重时还会造成井下管柱自锁。
[0003]在旋转钻井过程中，井下钻头的旋转动力由钻台上的驱动装置通过钻柱传递到钻头，由于钻柱与井壁之间的摩擦力的存在，使这种扭矩动力传递变的非常困难，加剧了有效驱动扭矩的损失，既影响了钻机效率的发挥，又减少了钻机的最大钻进能力。摩阻和扭矩的增大，给钻井施工以及后续的下套管工作带来了很大的困难。摩阻问题贯穿整个完井设计和井下作业全过程，是钻井工程的核心难题，而摩阻扭矩的预测和控制则是钻井过程成功与否的关键和问题所在。
[0004]因此，在钻井作业和下套管之前，对钻柱和套管进行摩阻扭矩的预测分析是非常有必要的，设计一种降摩减阻的工具将会极大地提高钻井的成功率以及延长井眼的极限。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，设计了一种井下降摩减阻水力振动器，该装置具有良好的降摩减阻效果，同时可以降低实钻中摩擦系数，将对提高钻柱和套管的寿命以及钻井作业的安全起到重要作用。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种井下降摩减阻水力振动器，该工具能够在管柱入井过程中减小管柱与井壁的摩擦系数。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种井下降摩减阻水力振动器，通过水力振动方式降低管柱的摩阻扭矩，极大地提高管柱的寿命以及钻井测试作业的成功率。
[0007]为实现上述至少一个目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种井下降摩减阻水力振动器，包括上接头、下接头、连接于所述上接头和下接头之间的筒体组件、安装在所述筒体组件中的振动组件；所述筒体组件的外壁上设置有滚轮；
[0009]所述振动组件包括固定设置在所述筒体组件内部的振动塞、振动机构、双作用液缸机构；所述双作用液缸机构包括内管体、内阀、外阀、以及套设于所述内管体外的滑块体；
所述内管体包括上管和下管；所述下管外套设有振动弹簧；
[0010]其中，上管和滑块体之间具有上液压腔；所述上管内部设有振动座；所述振动座上设有沿轴向贯通的通孔；所述振动机构包括振动杆、套设于所述振动杆上的复位弹簧；所述振动杆与所述振动塞相对设置且可轴向移动地安装于所述振动座的通孔上；所述复位弹簧向所述振动杆施加朝向所述振动塞移动的作用力；所述上管在所述振动座的上方还设有通入所述上液压腔的进液孔；
[0011]所述滑块体能够在液压驱动下在第一位置和第二位置之间往复运动；
[0012]所述滑块体在第一位置时，所述内阀关闭将所述上管的内部和所述上液压腔阻断，所述外阀打开将所述上液压腔和所述下管的内部相连通；
[0013]所述滑块体在第二位置时压缩所述振动弹簧，所述内阀打开将所述上管的内部和所述上液压腔相连通，所述外阀关闭将所述上液压腔和所述下管的内部和所述上液压腔相连通。
[0014]作为一种优选的实施方式，所述振动杆的上端固定有杆帽，所述振动杆的下端穿过所述通孔在所述振动座的下方固定连接有振动盘；所述复位弹簧套设于所述振动杆外并位于所述杆帽和所述振动座之间。
[0015]作为一种优选的实施方式，所述振动塞上设有多个节流孔，并在所述振动杆的上方设有与振动杆相对的顶杆。
[0016]作为一种优选的实施方式，所述滑块体具有贴合套设于所述上管外壁的上端、以及贴合套设于所述下管外壁的下端；所述内阀和所述外阀设置在所述滑块体的上端和下端之间。
[0017]作为一种优选的实施方式，所述内阀和所述外阀沿圆周方向间隔布置。
[0018]作为一种优选的实施方式，所述上管的下端设有贴合于所述滑块体内壁的上环形阀台；所述下管的上端设有贴合于所述滑块体内壁的下环形阀台；所述上环形阀台和所述下环形阀台还通过间隔斜板固定连接；
[0019]所述上环形阀台沿周向具有相间隔的上内阀孔和上外阀孔；所述下环形阀台具有与所述上内阀孔相对的下内阀孔以及与所述上外阀孔相对的下外阀孔；所述间隔斜板的上端靠近所述上外阀孔，并且下端靠近所述下内阀孔；
[0020]所述内阀包括位于所述上内阀孔和所述下内阀孔之间的内阀阀芯、以及穿设在所述上内阀孔和所述下内阀孔第一阀轴；
[0021]所述外阀包括：位于上外阀孔上方的上阀板、位于下外阀孔下方的下阀板、以及穿设在所述上外阀孔和所述下外阀孔将所述上阀板和下阀板相连接的第二阀轴。
[0022]作为一种优选的实施方式，所述上外阀孔和下外阀孔之间具有与下管的内部相通的外阀腔；所述上内阀孔和上外阀孔通入所述上液压腔；所述上内阀孔和下内阀孔之间具有与上管的内部相通的内阀腔；
[0023]作为一种优选的实施方式，所述下管和所述滑块体之间具有下液压腔；所述下外阀孔和下内阀孔与下液腔相通；
[0024]所述滑块体位于第一位置时，所述内阀阀芯将上内阀孔封堵并将下内阀孔打开，所述上阀板将上外阀孔打开并将下外阀孔关闭；
[0025]所述滑块体位于第二位置时，所述内阀阀芯将上内阀孔打开并将下内阀孔关闭，
所述上阀板将上外阀孔关闭并将下外阀孔打开。
[0026]作为一种优选的实施方式，所述上管的上端设有位于所述振动塞下方的锥形腔；所述进液孔位于所述锥形腔的下方。
[0027]作为一种优选的实施方式，所述筒体组件包括相互套设内筒和外筒；所述滚轮可自由转动并固定在外筒上；所述外筒套在内筒的外层；所述的内筒通过丝扣与上接头、下接头连接。
[0028]有益效果：
[0029]本专利技术一个实施例所提供的井下降摩减阻水力振动器能够在管柱入井过程中减小管柱与井壁的摩擦系数，并通过水力振动方式降低管柱的摩阻扭矩，极大地提高管柱的寿命以及钻井测试作业的成功率。而且，在钻井和测试作业过程中，通过合理的布置振动器的数量和位置，将对管柱的安全性以及生产作业的顺利进行提供必要帮助。
[0030]参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。
[0031]针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下降摩减阻水力振动器，其特征在于，包括上接头、下接头、连接于所述上接头和下接头之间的筒体组件、安装在所述筒体组件中的振动组件；所述筒体组件的外壁上设置有滚轮；所述振动组件包括固定设置在所述筒体组件内部的振动塞、振动机构、双作用液缸机构；所述双作用液缸机构包括内管体、内阀、外阀、以及套设于所述内管体外的滑块体；所述内管体包括上管和下管；所述下管外套设有振动弹簧；其中，上管和滑块体之间具有上液压腔；所述上管内部设有振动座；所述振动座上设有沿轴向贯通的通孔；所述振动机构包括振动杆、套设于所述振动杆上的复位弹簧；所述振动杆与所述振动塞相对设置且可轴向移动地安装于所述振动座的通孔上；所述复位弹簧向所述振动杆施加朝向所述振动塞移动的作用力；所述上管在所述振动座的上方还设有通入所述上液压腔的进液孔；所述滑块体能够在液压驱动下在第一位置和第二位置之间往复运动；所述滑块体在第一位置时，所述内阀关闭将所述上管的内部和所述上液压腔阻断，所述外阀打开将所述上液压腔和所述下管的内部相连通；所述滑块体在第二位置时压缩所述振动弹簧，所述内阀打开将所述上管的内部和所述上液压腔相连通，所述外阀关闭将所述上液压腔和所述下管的内部和所述上液压腔相连通。2.如权利要求1所述的井下降摩减阻水力振动器，其特征在于，所述振动杆的上端固定有杆帽，所述振动杆的下端穿过所述通孔在所述振动座的下方固定连接有振动盘；所述复位弹簧套设于所述振动杆外并位于所述杆帽和所述振动座之间。3.如权利要求2所述的井下降摩减阻水力振动器，其特征在于，所述振动塞上设有多个节流孔，并在所述振动杆的上方设有与振动杆相对的顶杆。4.如权利要求3所述的井下降摩减阻水力振动器，其特征在于，所述滑块体具有贴合套设于所述上管外壁的上端、以及贴合套设于所述下管外壁的下端；所述内阀和所述外阀设置在所述滑块体的上端和下端之间。5.如权利要求1所述的井下降摩减阻水力振动器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文君，石小磊，高德利，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：