【技术实现步骤摘要】
本技术涉及石油、天然气钻井，尤其涉及一种用于深井、超深井以及高温高压井钻井作业的涡轮式水力振荡器。
技术介绍
1、随着油田开发的不断深入以及钻井技术的进步，石油钻井逐渐向大位移井、多分支水平井发展。然而，水平井钻井时会出现摩阻增大、托压等问题，严重影响机械转速，特别是在滑动钻井时，由于钻杆摩阻过大，钻压无法有效地传递到钻头，破岩效率降低，钻井周期延长，作业效率降低，建井成本大大增加。旋冲钻具、液力冲击器、水力振荡器等一系列降摩减阻工具的开发和应用对提速增效有重要意义。水力振荡器作为一种高效的降摩减阻工具已经得到广泛研究与试验。
技术实现思路
1、本技术的目的是为了克服现有技术的不足，解决深井钻进过程中的托压、粘卡现象，提供一种由涡轮驱动，耐高温，使用寿命长以及工作效率高的涡轮式水力振荡器。
2、为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是:本技术一种涡轮式水力振荡器，包括顺序连接的振荡短节、上柔性短节、涡轮组、中柔性短节、阀组和下柔性短节；振荡短节和涡轮组之间连接上柔性短节，涡轮组和阀组之间连接中柔性短节；所述振荡短节由振荡心轴、上传动短节、连接套、下传动短节、碟形弹簧组、减阻器、大橡胶环、小橡胶环构成；上传动短节通过连接套安装有振荡心轴；下传动短节内的振荡心轴下端螺纹连接有减阻器；连接套与减阻器之间的振荡心轴安装有碟形弹簧组，碟形弹簧组与减阻器接触连接；所述涡轮组由分流套、压紧套、流速阀片、上扶正轴承、主轴、涡轮转子组、涡轮定子组、多级定子固定座、上壳体构成；压紧套内部固
3、所述分流套内部安装有流速阀片，中心流道接触连接主轴，通过调节流速阀片的安装位置可以改变分流流道钻井液的流速、流量，控制涡轮组和阀组的转速，影响振荡器的整体振荡频率，实现振荡参数可调。
4、所述动阀头和定阀头表面各装有一圈聚晶金刚石材料，pcd材料化学性质稳定，钻井液呈中性，氧气含量低不易发生化学反应造成腐蚀磨损，同时阀组在持续高速旋转下，由于预留有钻井液过流通道，钻井液循环不会大幅度受阻，冷却效果较为理想，不会使摩擦副快速升温，表面粘着磨损微弱，且pcd材料具备低磨阻、高硬度、高耐磨性，是理想的滑动摩擦材料，能保证阀组在一定轴向压力下依然能持续高速旋转，降低阀组的磨损，延长使用寿命。
5、所述涡轮定子组通过多级定子固定座固定于上壳体内壁，不与主轴连接，通过多级定子固定座将钻井液冲击涡轮定子产生的巨大压力向下传递至中柔性短节，避免主轴轴向压力过大导致阀组效率降低。
6、所述上扶正轴承、中柔性短节、下扶正轴承和下柔性短节均预留有流道，保证振荡器内部钻井液能顺利排出，避免堵塞压力过大造成振荡器损坏。
7、本技术具有以下的有益效果：1、本技术阀组表面增加聚晶金刚石材料，减少阀组机构的磨损，延长振荡器的使用寿命，增强经济效益；2、本技术实现多组涡轮作为动力来源，相较于传统机械式水力振荡器，工作更稳定，应用成本较低，保证长时间高速旋转，提速效果比目前的旋转导向转具更好，使用寿命更长；3、本技术基本使用全金属结构，含少量橡胶部件，更适用于深井、超深井、高温高压井的钻井工作；4、本技术分流套上配有相应的流速阀片，通过调节可适用于不同水压，控制涡轮转速；5、本技术结构简单，安装便捷，适应性强，操作方便。
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1.一种涡轮式水力振荡器，其特征在于：包括顺序连接的振荡短节(1)、上柔性短节(2)、涡轮组(3)、中柔性短节(4)、阀组(5)和下柔性短节(6)；振荡短节(1)和涡轮组(3)之间连接上柔性短节(2)，涡轮组(3)和阀组(5)之间连接中柔性短节(4)；所述振荡短节(1)由振荡心轴(11)、上传动短节(12)、连接套(13)、下传动短节(14)、碟形弹簧组(15)、减阻器(16)、大橡胶环(17)、小橡胶环(18)构成；上传动短节(12)通过连接套(13)安装有振荡心轴(11)；下传动短节(14)内的振荡心轴(11)下端螺纹连接有减阻器(16)；连接套(13)与减阻器(16)之间的振荡心轴(11)安装有碟形弹簧组(15)，碟形弹簧组(15)与减阻器(16)接触连接；所述涡轮组(3)由分流套(36)、压紧套(31)、流速阀片(35)、上扶正轴承(37)、主轴(34)、涡轮转子组(38)、涡轮定子组(39)、多级定子固定座(33)、上壳体(32)构成；压紧套(31)内部固定有分流套(36)；压紧套(31)下端螺纹连接上壳体(32)；上壳体(32)上端固定有上扶正轴承(37)，内部依次安
2.根据权利要求1所述的一种涡轮式水力振荡器，其特征在于：所述分流套(36)内部安装有流速阀片(35)，中心流道接触连接主轴(34)，通过调节流速阀片(35)的安装位置可以改变分流流道钻井液的流速、流量，控制涡轮组(3)和阀组(5)的转速，影响振荡器的整体振荡频率，实现振荡参数可调。
3.根据权利要求1所述的一种涡轮式水力振荡器，其特征在于：所述动阀头(54)和定阀头(55)表面各装有一圈聚晶金刚石材料，动阀头(54)高速旋转时，通过表面的聚晶金刚石材料承受轴向压力和摩擦力，保证动阀头(54)在一定轴向压力下依然能持续高速旋转，降低动阀头(54)和定阀头(55)的磨损，延长使用寿命。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮式水力振荡器，其特征在于：涡轮定子组(39)通过多级定子固定座(33)固定于上壳体(32)内壁，不与主轴(34)连接，通过多级定子固定座(33)将钻井液冲击涡轮定子组(39)所产生的巨大压力向下传递至中柔性短节(4)，避免主轴(34)轴向压力过大导致阀组(5)效率降低。
5.根据权利要求1所述的一种涡轮式水力振荡器，其特征在于：所述上扶正轴承(37)、中柔性短节(4)、下扶正轴承(53)和下柔性短节(6)均预留有流道，保证振荡器内部钻井液能顺利排出，避免堵塞压力过大造成振荡器损坏。
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮式水力振荡器，其特征在于：包括顺序连接的振荡短节(1)、上柔性短节(2)、涡轮组(3)、中柔性短节(4)、阀组(5)和下柔性短节(6)；振荡短节(1)和涡轮组(3)之间连接上柔性短节(2)，涡轮组(3)和阀组(5)之间连接中柔性短节(4)；所述振荡短节(1)由振荡心轴(11)、上传动短节(12)、连接套(13)、下传动短节(14)、碟形弹簧组(15)、减阻器(16)、大橡胶环(17)、小橡胶环(18)构成；上传动短节(12)通过连接套(13)安装有振荡心轴(11)；下传动短节(14)内的振荡心轴(11)下端螺纹连接有减阻器(16)；连接套(13)与减阻器(16)之间的振荡心轴(11)安装有碟形弹簧组(15)，碟形弹簧组(15)与减阻器(16)接触连接；所述涡轮组(3)由分流套(36)、压紧套(31)、流速阀片(35)、上扶正轴承(37)、主轴(34)、涡轮转子组(38)、涡轮定子组(39)、多级定子固定座(33)、上壳体(32)构成；压紧套(31)内部固定有分流套(36)；压紧套(31)下端螺纹连接上壳体(32)；上壳体(32)上端固定有上扶正轴承(37)，内部依次安装多级定子固定座(33)，多级定子固定座(33)之间间隙用于固定涡轮定子组(39)；中柔性短节(4)两端分别与上壳体(32)和下壳体(51)螺纹连接，中柔性短节(4)上端装有止推轴承组(41)；所述阀组(5)由动阀固定套(52)、动阀头(54)、下扶正轴承(53)、下壳体(51)、定阀头(55)、定位套(56)构成；中柔性短节(4)下端与下壳体(51)之间装有下扶正轴承(53)；下扶正轴承(53)外环与下壳体(51)接触，内环环绕...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓佑铭，李明锐，王子晨，焦鸿霖，唐德馨阳，张嘉昊，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：
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