CN107420060B - 一种井下振动发生短节 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钻井技术领域，特别涉及一种在钻井过程中产生振动的井下振动发生短节。一种井下振动发生短节，包括上连接段筒体、中间筒以及下连接段筒体，其间形成通道；所述上连接段筒体内设有小弹簧，所述小弹簧一端自由，另一端固定；还包括单向阀以及阻流头，阻流头穿出小弹簧；中间筒内设有大弹簧以及振动块，振动块内设有贯通的内部流道；振动块分为三段，大弹簧套在振动块上，大弹簧一端自由并与振动块的第二段连接，另一端固定；所述上连接段筒体内壁上设有台肩与振动块第一段以及第二段连接处匹配。本发明结构简单，使用方便，按照需要依靠调节钻柱内流体流速大小来产生持续振动，广泛应用于滑动钻井过程中大斜度位置的振动降摩减阻。

Description

一种井下振动发生短节
技术领域
本发明属于钻井技术领域，特别涉及一种在钻井过程中产生振动的井下振动发生短节。
背景技术
为了实现水平井定向作业的需要，造斜段钻进过程中往往采用带有弯角的螺杆进行滑动钻进，绝大部分钻柱在钻井的过程中处于相对静止状态，钻柱长时间静止容易使得钻柱与井壁之间产生积屑，形成较大摩阻，导致起下钻过程发生卡钻。现场实际操作过程中往往在钻柱上增加随钻震击器来缓解因钻柱长时间静止发生卡钻的问题，但现有的随钻震击器大都无法实现连续发生振动，而且单次实施产生的震击大，容易引发钻柱破坏。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种井下振动发生短节，以实现按照需要依靠调节钻柱内流体流速大小来产生持续振动，实现管柱与井壁之间的振动降摩减阻。
本发明的技术方案在于：
一种井下振动发生短节，包括依次连接的上连接段筒体、中间筒以及下连接段筒体，上连接段筒体、中间筒以及下连接段筒体中间部分形成贯穿的通道；上连接段筒体上设有上连接端，下连接段筒体上设有下连接端；所述上连接段筒体内设有小弹簧，所述小弹簧一端为自由端，另一端为固定端并固定在上连接段筒体内壁上；还包括依次连接的单向阀以及阻流头，单向阀与小弹簧的自由端连接，阻流头穿过小弹簧并伸出；所述中间筒内设有大弹簧以及振动块，振动块内设有贯通的内部流道；所述振动块分为依次连接的三段，所述第三段的直径＜第一段的直径＜第二段的直径；大弹簧套接在振动块的第三段上，大弹簧一端为自由端并与振动块的第二段连接，另一端为固定端并固定在中间筒筒体内壁上；所述上连接段筒体内壁上设有阶梯状的台肩，所述台肩与振动块第一段以及第二段连接处相匹配；所述阻流头的直径大于内部流道的直径。
所述的小弹簧的固定端通过小弹簧限位环固定在上连接段筒体内壁上，大弹簧的固定端通过大弹簧限位环固定在中间筒筒体内壁上。
所述的单向阀与阻流头之间通过花键连接。
所述的上连接段筒体与中间筒之间、中间筒与下连接段筒体之间通过螺纹连接并通过密封圈密封。
本发明的技术效果在于：
本发明通过小弹簧压缩，单向阀、阻流头继续下行，阻流头到达振动块的内部流道顶端，将内部流道封堵，此时流体通道被截断，中间筒承压，流体推动单向阀、阻流头、振动块向下运动，大弹簧压缩蓄能，当振动块继续向下运动直到振动块与中上连接段筒体的台肩分离打来钻井流体新通道，中间筒内泄压，大弹簧推动振动块、阻流头、单向阀向上运动，振动块冲击上连接段筒体内的台肩，形成振动，振动块停止运动，单向阀以及阻流头根据惯性继续向上运动，此时阻流头与振动块的内部流道重新打开形成钻井液通道。
附图说明
图1为本发明一种井下振动发生短节节流阀关闭、阻流头打开、振动块不在工作状态的结构示意图。
图2为本发明一种井下振动发生短节单向阀与阻流头连接图。
图3为本发明一种井下振动发生短节节流阀打开、阻流头打开、振动块不在工作状态的结构示意图。
图4为本发明一种井下振动发生短节节流阀打开、阻流头关闭、振动块在工作状态的结构示意图。
附图标记：1-上连接端；2-上连接段筒体；3-单向阀；4-小弹簧；5-小弹簧限位环；6-阻流头；7-振动块；8-密封圈
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；9-大弹簧；10-中间筒；11-内部流道；12-大弹簧限位环；13-密封圈
Figure 336370DEST_PATH_IMAGE002
；14-下连接段筒体；15-下连接端。
具体实施方式
一种井下振动发生短节，包括依次通过螺纹连接并通过密封圈密封的上连接段筒体2、中间筒10以及下连接段筒体14；上连接段筒体2与中间筒10之间通过密封圈
Figure 731579DEST_PATH_IMAGE001
8实现密封，中间筒10与下连接段筒体14之间通过密封圈
Figure 545951DEST_PATH_IMAGE002
13实现密封。上连接段筒体2、中间筒10以及下连接段筒体14中间部分形成贯穿的通道；上连接段筒体2上设有上连接端1，下连接段筒体14上设有下连接端15。
所述上连接段筒体2内设有小弹簧4，所述小弹簧4一端为自由端，另一端为固定端，通过小弹簧限位环5固定在上连接段筒体2内壁上；还包括花键连接的单向阀3以及阻流头6，单向阀3与小弹簧4的自由端连接，阻流头6穿过小弹簧4并伸出。
所述中间筒10内设有大弹簧9以及振动块7，振动块7内设有贯通的内部流道11；所述阻流头6的直径大于内部流道11的直径；所述振动块7分为依次连接的三段，所述第三段的直径＜第一段的直径＜第二段的直径；大弹簧9套接在振动块7的第三段上，大弹簧9一端为自由端并与振动块7的第二段连接，另一端为固定端，通过大弹簧限位环12固定在中间筒10筒体内壁上；所述上连接段筒体2内壁上设有阶梯状的台肩，所述台肩与振动块7第一段以及第二段连接处相匹配。
本发明的具体实施过程在于：
如图3所示，本发明一种井下振动发生短节，当钻柱内流体从上连接端1流入上连接段筒体2，单向阀3打开下行，小弹簧4压缩阻流头6下行，控制流速使阻流头6未达到振动块7的内部流道11时达到平衡，此时钻柱内流体从内部流道11流出，振动块7不工作，此时，井下振动发生短节充当一个单流阀作用，不发生振动。
如图4所示，钻柱内增加流体流速，小弹簧4压缩，单向阀3、阻流头6继续下行，阻流头6到达振动块7的内部流道11顶端，将内部流道11封堵，此时流体通道被截断，中间筒10承压，流体推动单向阀3、阻流头6、振动块7向下运动，大弹簧9压缩蓄能，当振动块7继续向下运动直到振动块7与中上连接段筒体2的台肩分离打来钻井流体新通道，中间筒10内泄压，大弹簧9推动振动块7、阻流头6、单向阀3向上运动，振动块7冲击上连接段筒体2内的台肩，形成振动，振动块7停止运动，单向阀3以及阻流头6根据惯性继续向上运动，此时阻流头6与振动块7的内部流道11重新打开形成钻井液通道。整个冲击过程反复进行，直到降低钻柱内流体流速，井下振动发生短节充当一个单流阀作用，不发生振动。

Claims (2)

1.一种井下振动发生短节，包括依次连接的上连接段筒体（2）、中间筒（10）以及下连接段筒体（14），上连接段筒体（2）、中间筒（10）以及下连接段筒体（14）中间部分形成贯穿的通道；上连接段筒体（2）上设有上连接端（1），下连接段筒体（14）上设有下连接端（15）；其特征在于：
所述上连接段筒体（2）内设有小弹簧（4），所述小弹簧（4）一端为自由端，另一端为固定端并固定在上连接段筒体（2）内壁上；还包括依次连接的单向阀（3）以及阻流头（6），单向阀（3）与小弹簧（4）的自由端连接，阻流头（6）穿过小弹簧（4）并伸出；
所述中间筒（10）内设有大弹簧（9）以及振动块（7），振动块（7）内设有贯通的内部流道（11）；所述振动块（7）分为依次连接的三段，所述第三段的直径＜第一段的直径＜第二段的直径；大弹簧（9）套接在振动块（7）的第三段上，大弹簧（9）一端为自由端并与振动块（7）的第二段连接，另一端为固定端并固定在中间筒（10）筒体内壁上；
所述上连接段筒体（2）内壁上设有阶梯状的台肩，所述台肩与振动块（7）第一段以及第二段连接处相匹配；
所述阻流头（6）的直径大于内部流道（11）的直径；
所述的上连接段筒体（2）与中间筒（10）之间、中间筒（10）与下连接段筒体（14）之间通过螺纹连接并通过密封圈密封。
2.根据权利要求1所述的井下振动发生短节，其特征在于：所述的小弹簧（4）的固定端通过小弹簧限位环（5）固定在上连接段筒体（2）内壁上，大弹簧（9）的固定端通过大弹簧限位环（12）固定在中间筒（10）筒体内壁上。
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