一种水力振荡减阻工具及钻柱制造技术

本申请提供了一种水力振荡减阻工具及钻柱，水力振荡减阻工具包括由上到下依次设置的振荡单元、控制单元和脉冲单元。振荡单元包括通过花键副连接的内筒体和第一外筒体，内筒体的外表面和外筒体的内表面之间设置有活塞。脉冲单元包括具有下接头的第二外筒体和转动设置于第二外筒体内的叶轮，叶轮的下端具有动阀孔，下接头具有静阀孔，动阀孔与静阀孔之间的过流面积随着叶轮的旋转而周期性变化，以产生周期性的压力脉冲波。控制单元包括第三外筒体和设置于第三外筒体内的投球式控制阀。本申请提供的水力振荡减阻工具可由人工在不起钻情况下根据井下摩阻情况适时控制工作状态，从而有利于提高纯钻时效，保证长水平段水平井“一趟钻”钻井作业。钻井作业。钻井作业。

【技术实现步骤摘要】
一种水力振荡减阻工具及钻柱


[0001]本申请涉及钻井工程
，特别是涉及一种水力振荡减阻工具及钻柱。

技术介绍

[0002]当前，以丛式水平井为基本特征的“井工厂”是国内外非常规油气高效开发的主流工程模式。要创建大型“井工厂”，就必然挑战长水平段水平井工程作业极限，因此如何提高长水平段水平井轨迹高效延伸能力成为钻井工程的关键环节之一。
[0003]然而，随着水平段长度的延伸和增加，钻进过程中的摩阻和扭矩会呈倍数增大，造成钻压传递困难、钻进时效低。为此，研究人员研发出了以水力振荡器为典型代表的长水平段钻进降摩减阻工具。
[0004]传统的水力振荡器在下钻后无论当前井下摩阻情况如何都是处于振荡工作状态的，这就导致地面机泵即使在井下摩阻较小情况下仍需承担较大的负载，不利于降低钻井成本。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种水力振荡减阻工具及钻柱，该水力振荡减阻工具可由人工在不起钻情况下根据井下摩阻情况适时控制工作状态，从而有利于提高纯钻时效，保证长水平段水平井“一趟钻”钻井作业。
[0006]为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]一种水力振荡减阻工具，包括由上到下依次设置的振荡单元、控制单元和脉冲单元；
[0008]所述振荡单元包括内筒体和第一外筒体，所述内筒体具有上接头，所述第一外筒体的上部内侧与所述内筒体靠近所述上接头的外侧通过花键副连接，所述内筒体的外表面和所述外筒体的内表面之间设置有活塞和弹性件，所述弹性件位于所述活塞和所述花键副之间；
[0009]所述脉冲单元包括具有下接头的第二外筒体和转动设置于所述第二外筒体内的叶轮，所述叶轮的下端具有动阀孔，所述下接头具有与所述动阀孔对应的静阀孔，所述叶轮外表面的螺旋流道经所述动阀孔和所述静阀孔能够与所述下接头的内腔连通，所述动阀孔与所述静阀孔之间的过流面积随着所述叶轮的旋转而周期性变化，以产生周期性的压力脉冲波；
[0010]所述控制单元包括第三外筒体和设置于所述第三外筒体内的投球式控制阀，所述第三外筒体的两端分别与所述第一外筒体和所述第二外筒体固定连接，所述控制阀用于将所述活塞与所述控制阀之间的活塞下腔有选择地与所述叶轮外表面的螺旋流道或者所述叶轮内部的中心流道连通。
[0011]可选地，在上述水力振荡减阻工具中，所述第二外筒体与所述第三外筒体通过转换接头连接，所述控制阀的阀座与所述转换接头固定连接，所述转换接头具有与所述叶轮
内部的中心流道连通的中心孔和与所述叶轮外表面的螺旋流道连通的过流孔，所述过流孔为多个且围绕所述中心孔均匀分布。
[0012]可选地，在上述水力振荡减阻工具中，所述叶轮的上端与所述转换接头通过轴承转动连接。
[0013]可选地，在上述水力振荡减阻工具中，所述过流孔为圆孔或弧形腰圆孔。
[0014]可选地，在上述水力振荡减阻工具中，所述第三外筒体的上端口为漏斗形。
[0015]可选地，在上述水力振荡减阻工具中，所述活塞的上表面与所述花键副之间为盛有油液的油密封腔，所述花键副和所述弹性件浸于所述油液中。
[0016]可选地，在上述水力振荡减阻工具中，所述第一外筒体的内侧设置有防掉环，所述内筒体的外侧设置有与所述防掉环配合的防掉卡槽。
[0017]可选地，在上述水力振荡减阻工具中，所述弹性件为套设于所述内筒体的碟簧组。
[0018]一种钻柱，包括如上述任意一项所公开的水力振荡减阻工具。
[0019]根据上述技术方案可知，本申请提供了一种水力振荡减阻工具，包括由上到下依次设置的振荡单元、控制单元和脉冲单元，控制单元的投球式控制阀用于将振荡单元的活塞与控制阀之间的活塞下腔有选择地与脉冲单元的叶轮外表面的螺旋流道或者该叶轮内部的中心流道连通，因此可由人工在不起钻情况下根据井下摩阻情况适时控制水力振荡减阻工具的工作状态，未投球时工具处在未激活状态，脉冲单元和振荡单元不工作，但内部流道畅通、无明显循环压耗，可以有效减轻地面机泵负荷；投球之后工具变为激活状态，脉冲单元和振荡单元工作，并发挥轴向高频振荡减阻效果。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1是本申请实施例提供的水力振荡减阻工具的剖视图；
[0022]图2是图1中的A
‑
A截面示意图；
[0023]图3是图1中的B
‑
B截面示意图；
[0024]图4是图1中的C
‑
C截面最大过流面积示意图；
[0025]图5是图1中的C
‑
C截面最小过流面积示意图；
[0026]图6是图1中的传动轴1的立体示意图；
[0027]图7是图1所示水力振荡减阻工具在未激活状态下的示意图；
[0028]图8是图1所示水力振荡减阻工具在激活状态下的示意图；
[0029]图9是图1所示水力振荡减阻工具的B
‑
B截面的另一结构示意图。
[0030]图中标记为：
[0031]1、传动轴；2、花键套；3、上丝堵；4、防掉环；5、隔套；6、碟簧组；7、碟簧壳体；8、下丝堵；9、冲管；10、活塞；11、限位块；12、浮阀壳体；13、浮阀；14、弹簧；15、阀座；16、转换接头；17、轴承；18、叶轮；19、叶轮壳体；20、动阀体；21、定阀体；22、下接头；23、花键传动面；24、防掉卡槽；25、油密封腔；26、活塞下腔；27、激活球；28、锥形面；29、环形流道；30、过流孔；31、
中心流道；32、动阀孔；33、定阀孔。
具体实施方式
[0032]本申请提供了一种水力振荡减阻工具，可由人工在不起钻情况下根据井下摩阻情况适时控制工作状态，从而有利于提高纯钻时效，保证长水平段水平井“一趟钻”钻井作业。
[0033]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]如图1～图6所示，本申请实施例提供了一种水力振荡减阻工具，包括由上到下依次设置的振荡单元、控制单元和脉冲单元，其中，振荡单元主要包括通过花键副连接的内筒体和第一外筒体，脉冲单元主要包括第二外筒体和转动设置于第二外筒体内的叶轮，控制单元主要包括第三外筒体和设置于第三外筒体内的投球式控制阀。下面介绍各单元的构成部件：
[0035]本实施例中，内筒体包括传动轴1和冲管9，传动轴1下端与冲管9螺纹连接，传动轴1的上部具有上接头，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水力振荡减阻工具，其特征在于，包括由上到下依次设置的振荡单元、控制单元和脉冲单元；所述振荡单元包括内筒体和第一外筒体，所述内筒体具有上接头，所述第一外筒体的上部内侧与所述内筒体靠近所述上接头的外侧通过花键副连接，所述内筒体的外表面和所述外筒体的内表面之间设置有活塞和弹性件，所述弹性件位于所述活塞和所述花键副之间；所述脉冲单元包括具有下接头的第二外筒体和转动设置于所述第二外筒体内的叶轮，所述叶轮的下端具有动阀孔，所述下接头具有与所述动阀孔对应的静阀孔，所述叶轮外表面的螺旋流道经所述动阀孔和所述静阀孔能够与所述下接头的内腔连通，所述动阀孔与所述静阀孔之间的过流面积随着所述叶轮的旋转而周期性变化，以产生周期性的压力脉冲波；所述控制单元包括第三外筒体和设置于所述第三外筒体内的投球式控制阀，所述第三外筒体的两端分别与所述第一外筒体和所述第二外筒体固定连接，所述控制阀用于将所述活塞与所述控制阀之间的活塞下腔有选择地与所述叶轮外表面的螺旋流道或者所述叶轮内部的中心流道连通。2.根据权利要求1所述的水力振荡减阻工具，其特征在于，所述第二外筒体与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘心，李帮民，张文勇，席宝滨，郑卫建，董国庆，
申请(专利权)人：中石化中原石油工程有限公司中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：