一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法技术

本发明专利技术涉及一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法，偏心涡轮式振动固井工具包括主体组件和振动组件，主体组件由第一盖板和第二盖板与外筒配合构成腔体，振动组件包括偏心涡轮和偏心块，偏心涡轮包括涡轮轴和导流叶片，涡轮轴的顶端悬挂连接在第一盖板上，涡轮轴的底端转动连接在第二盖板上，偏心块位于涡轮轴的一侧与导流叶片相连接以形成偏心结构。本发明专利技术通过流体流动带动偏心涡轮旋转产生沿轴线方向的合力和离心力，利用离心力使偏心块沿径向做周期性运动进而形成规律性的轴向水力冲击及径向振动效果。及径向振动效果。及径向振动效果。

【技术实现步骤摘要】
一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法


[0001]本专利技术涉及油气井固井
，具体涉及一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法。

技术介绍

[0002]下套管和固井是钻井作业过程中不可或缺的一个重要环节，套管是否下到位和固井质量的好坏直接影响着油气井钻完井的正常作业和生产井的油气产量及生产寿命。振动固井是在下套管、注灰、顶替和候凝的过程中，采用机械、液压或空气脉冲、水力冲击等手段，产生振动波作用于套管、钻井液和固井液，进而提高固井质量。但是目前现有的振动固井技术仍存在着振动强度弱以及振动分布不均匀的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法，以解决现有技术中振动固井技术存在着振动强度弱以及振动分布不均匀的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0005]本专利技术提供一种偏心涡轮式振动固井工具，包括：
[0006]主体组件，所述主体组件包括外筒、第一盖板以及第二盖板，且所述第一盖板和所述第二盖板与所述外筒配合构成腔体；
[0007]振动组件，所述振动组件设置在所述腔体内，包括偏心涡轮和偏心块，所述偏心涡轮包括涡轮轴和所述涡轮轴上一体成型的若干个导流叶片，所述涡轮轴沿轴向滑动设置在所述第一盖板和第二盖板之间，且所述涡轮轴的顶端悬挂连接在所述第一盖板上，所述涡轮轴的底端转动连接在所述第二盖板上，所述导流叶片沿所述涡轮轴的轴向方向呈螺旋状，所述偏心块位于所述涡轮轴的一侧与所述导流叶片相连接以形成偏心结构。
[0008]进一步地，所述第一盖板位于所述导流叶片的上方与所述涡轮轴转动连接，在所述第一盖板的中部沿其厚度方向开设有供所述涡轮轴顶端穿过的第一贯穿孔，所述第一贯穿孔与所述涡轮轴的轴体通过第一径向轴承相连接，且所述第一径向轴承为环形结构。
[0009]进一步地，所述第一盖板的上方设有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述涡轮轴的顶端通过螺纹旋接的方式相连接以形成悬挂结构。
[0010]进一步地，所述第一盖板和所述导流叶片之间、所述第一盖板和所述锁紧螺母之间分别设有推力轴承，所述推力轴承转动连接在所述涡轮轴的轴杆上。
[0011]进一步地，所述推力轴承包括上止推垫片、下止推垫片以及滚动体，所述上止推垫片和所述下止推垫片均呈环形结构，在所述上止推垫片和所述下止推垫片相对的垫片表面上分别沿圆周方向开设有环形槽，所述滚动体位于所述上止推垫片和下止推垫片之间嵌装在所述环形槽内。
[0012]进一步地，所述第二盖板位于所述导流叶片的下方与所述涡轮轴转动连接，在所述第二盖板的中部沿其厚度方向开设有供所述涡轮轴底端穿过的第二贯穿孔，所述第二贯
穿孔与所述涡轮轴的轴体通过第二径向轴承相连接，且所述第二径向轴承为环形结构。
[0013]进一步地，所述第二径向轴承的顶端位于所述第二盖板的上方向外侧水平延伸形成有台阶部。
[0014]进一步地，所述第一盖板和所述第二盖板上分别沿其厚度方向开设有若干个供流体通过的孔道。
[0015]基于上述的一种偏心涡轮式振动固井工具，本专利技术还提供一种固井的振动方法，包括：
[0016]将偏心涡轮式振动固井工具置于套管内，其涡轮轴的顶端连接套管，涡轮轴的底端通过螺纹旋接的方式与划眼扩孔模块相连；
[0017]注入流体，使流体进入偏心涡轮式振动固井工具内带动导流叶片高速圆周运动以产生沿轴线方向的合力和离心力，基于离心力使偏心块沿径向做周期性运动并带动套管形成轴向水力冲击及径向振动效果。
[0018]本专利技术由于采取以上技术方案，其具备以下有益效果：
[0019]通过在偏心涡轮式振动固井工具内产生循环往复的流体流动带动偏心涡轮旋转，并产生沿轴线方向的合力和离心力，利用离心力使偏心块沿径向做周期性运动，进而形成轴向水力冲击及径向振动效果，由于规律性振动，可以清除套管柱附着的虚泥饼，改善水泥浆性能，增强水泥环界面胶结强度，提高固井质量。
附图说明
[0020]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种偏心涡轮式振动固井工具的整体结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的一种偏心涡轮式振动固井工具的偏心涡轮的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的一种偏心涡轮式振动固井工具的剖面结构示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的一种偏心涡轮式振动固井工具的第一盖板的结构示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的一种偏心涡轮式振动固井工具的第二径向轴承的结构示意图；
[0026]图6是本专利技术实施例提供的一种偏心涡轮式振动固井工具的推力轴承的结构示意图。
[0027]附图中各标记表示如下：
[0028]1、第一盖板；11、第一贯穿孔；2、第二盖板；3、偏心涡轮；31、涡轮轴；32、导流叶片；4、偏心块；5、第一径向轴承；6、第二径向轴承；61、台阶部；7、锁紧螺母；8、推力轴承；81、上止推垫片；82、下止推垫片；83、滚动体；9、孔道。
具体实施方式
[0029]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发
明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0030]由于目前振动固井技术通常采用机械、液压或空气脉冲、水力冲击等手段产生振动波作用于套管、钻井液和固井液，其存在着振动强度弱以及振动分布不均匀。本专利技术提供一种偏心涡轮式振动固井工具及振动方法，偏心涡轮式振动固井工具包括主体组件和振动组件，主体组件由第一盖板和第二盖板与外筒配合构成腔体，振动组件包括偏心涡轮和偏心块，偏心涡轮包括涡轮轴和导流叶片，涡轮轴的顶端悬挂连接在第一盖板上，涡轮轴的底端转动连接在第二盖板上，偏心块位于涡轮轴的一侧与导流叶片相连接以形成偏心结构。本专利技术通过流体流动带动偏心涡轮旋转产生沿轴线方向的合力和离心力，利用离心力使偏心块沿径向做周期性运动进而形成规律性的轴向水力冲击及径向振动效果。
[0031]下面通过实施例对本专利技术的方案进行详细说明。
[0032]实施例
[0033]如图1和图2所示，本专利技术提供一种偏心涡轮式振动固井工具，包括主体组件和振动组件，具体设置如下：
[0034]主体组件包括外筒、第一盖板1以及第二盖板2，且第一盖板1和第二盖板2与外筒配合构成腔体。振动组件设置在腔体内，包括偏心涡轮3和偏心块4。偏心涡轮3包括涡轮轴31和涡轮轴31上一体成型的若干个导流叶片32。涡轮轴31沿轴向滑动设置在第一盖板1和第二盖板2之间，且涡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于，所述偏心涡轮式振动固井工具包括：主体组件，所述主体组件包括外筒、第一盖板以及第二盖板，且所述第一盖板和所述第二盖板与所述外筒配合构成腔体；振动组件，所述振动组件设置在所述腔体内，包括偏心涡轮和偏心块，所述偏心涡轮包括涡轮轴和所述涡轮轴上一体成型的若干个导流叶片，所述涡轮轴沿轴向滑动设置在所述第一盖板和第二盖板之间，且所述涡轮轴的顶端悬挂连接在所述第一盖板上，所述涡轮轴的底端转动连接在所述第二盖板上，所述导流叶片沿所述涡轮轴的轴向方向呈螺旋状，所述偏心块位于所述涡轮轴的一侧与所述导流叶片相连接以形成偏心结构。2.根据权利要求1所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第一盖板位于所述导流叶片的上方与所述涡轮轴转动连接，在所述第一盖板的中部沿其厚度方向开设有供所述涡轮轴顶端穿过的第一贯穿孔，所述第一贯穿孔与所述涡轮轴的轴体通过第一径向轴承相连接，且所述第一径向轴承为环形结构。3.根据权利要求2所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第一盖板的上方设有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述涡轮轴的顶端通过螺纹旋接的方式相连接以形成悬挂结构。4.根据权利要求3所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其特征在于：所述第一盖板和所述导流叶片之间、所述第一盖板和所述锁紧螺母之间分别设有推力轴承，所述推力轴承转动连接在所述涡轮轴的轴杆上。5.根据权利要求4所述的一种偏心涡轮式振动固井工具，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭华，杨向前，王隽妍，武治强，周超，刘磊，郑清华，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：