CN110029956A - 横向震击器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种横向震击器,包括上壳体,承压推阀,密封圈Ⅰ,密封圈Ⅱ,螺钉,推管,推管保持架,活塞阀,密封圈Ⅲ,弹簧,活塞缸,上轴承座,密封圈Ⅳ,钢珠,钢珠挡圈,叶轮,叶轮外壳,叶轮轴,下轴承座,密封圈Ⅴ,阀盘,换向阀座,下壳体,冲击锤,卸压阀,冲击锤座。装配时分为三个部分:开关控制部分、旋转驱动部分以及冲击部分;将三个部分分别组装好以后利用壳体螺纹连接在一起。本发明通过高压钻井液推动冲击锤产生的横向振动降低钻柱与井壁之间的摩擦阻力,提升了机械钻速;并且在钻遇卡钻时,可以通过横向振动解卡,恢复生产。
Description
技术领域
本发明属于石油和天然气钻采技术领域,具体涉及一种横向震击器的设计。
背景技术
随着钻采油气资源技术的发展,深井、超深井、大位移井等的勘探开发比例越来越高。而在水平井的开发过程中,钻柱由于重力作用紧贴在下井壁上,使得钻柱在钻进过程中较大的井壁与钻柱之间的摩擦阻力会消耗很大一部分钻压,导致钻压不能很好的施加到钻头处,严重影响钻进,降低机械钻速,限制了水平井的延伸长度。降低水平井段井壁与钻柱之间的摩擦阻力是目前钻井工程中所亟需解决的问题之一。为了解决该问题,国内外一些学者研制了水力振荡器,该类工具主要是通过给钻柱施加轴向的往复振动载荷,增加钻柱和井壁之间的相对运动速度,来减小摩擦阻力。但是,大部分水力振荡器是通过螺杆马达带动内部的配流盘转动,工具导致钻井液压降较大,从而使得钻头处的压力较小,影响钻井液的携岩及辅助破岩的能力,不利于钻井作业。另外,钻井作业时,卡钻是一种偶尔发生的井下事故,现在解卡主要是用轴向震击器,该类工具需要施加很大的力,但是传递到卡钻处的力并不大,解卡效果不理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决技术背景中的钻柱与井壁摩擦力大、机械钻速低以及卡钻的问题,提出了一种横向震击器。
本发明的技术方案是:横向震击器,由上壳体,承压推阀,密封圈Ⅰ,密封圈Ⅱ,螺钉,推管,推管保持架,活塞阀,密封圈Ⅲ,弹簧,活塞缸,上轴承座,密封圈Ⅳ,钢珠,钢珠挡圈,叶轮,叶轮外壳,叶轮轴,下轴承座,密封圈Ⅴ,阀盘,换向阀座,下壳体,冲击锤,卸压阀,冲击锤座组成,其特征是:装配顺序为先将推管装入推管保持架,将承压推阀装上密封圈Ⅰ、密封圈Ⅱ并装入推管保持架,将推管保持架装上密封圈Ⅲ并装入上壳体,装上四个螺钉,装入活塞阀,将活塞缸装入上壳体,将弹簧装入活塞阀,给上轴承座装上密封圈Ⅰ、密封圈Ⅱ及密封圈Ⅳ并装入活塞阀,连接叶轮外壳,在上轴承座凹槽处装上钢珠,给叶轮轴套上叶轮,再装上钢珠挡圈并装入上轴承座,在叶轮轴凹槽处装上钢珠,给下轴承座装上密封圈Ⅴ后装在叶轮轴上,依次装上阀盘、换向阀座、冲击锤以及卸压阀,将冲击锤座装入下壳体,并将下壳体与叶轮外壳装配在一起,装配完成。
上述方案中的横向震击器,其特征在于:推管保持架上开有滑槽,推管与活塞阀上设计有滑块;需要启动横向震击器工作时,从入口处打入高压钻井液,钻井液推动承压推阀,进而推动推管,再推动活塞阀,进而将活塞阀卡在推管保持架上的卡槽处,同时,活塞阀与活塞缸的关闭***错开,进而打开流道;此时,可以卸压也可以保持钻井液压力。需要关闭时,只需要再次打压后卸压即可。
上述方案中的横向震击器,其特征在于:上壳体与推管保持架对应位置设计有装配螺钉的孔,便于对推管保持架进行轴向和周向定位。叶轮轴在装配叶轮、阀盘以及卸压阀的位置设计有花键,保证叶轮轴与叶轮、阀盘以及卸压阀的周向固定。上轴承座和下轴承座上设计有过流道,工作时,钻井液可以顺利通过;同时,设计有装配钢珠的凹槽,在横向震击器工作时,减小叶轮轴转动的摩擦力。
上述方案中的横向震击器,其特征在于:活塞阀一端设计有装配弹簧的环槽,卸压关闭横向震击器时,通过弹簧将活塞阀以及承压推阀推回关闭位置。活塞阀与上轴承座之间设计有密封圈,避免钻井液进入装弹簧的环槽。
上述方案中的横向震击器,其特征在于:阀盘与卸压阀上开有一个孔,保证高压钻井液仅仅通过阀盘上的一个孔进入高压腔;与此同时,卸压阀上的孔与低压腔连通;阀盘与卸压阀开口相对180°装配在叶轮轴上,保证横向震击器工作时高、低压腔的交替。
本发明的有益效果是:(1)此横向震击器结构设计紧凑合理;(2)能够通过泵压控制横向震击器在需要时启动工作;(3)能够通过液压产生横向冲击力,降低摩阻,卡钻时及时解卡。
附图说明
图1所示为本发明横向震击器的结构示意图。
图2所示为本发明图1中的A-A截面图。
图3所示为本发明图1中的B-B截面图。
图4所示为本发明图1中的C-C截面图。
图5所示为本发明图1中的D-D截面图。
图6所示为本发明图1中的E-E截面图。
图7所示为本发明图1中的F-F截面图。
附图标记说明:1.上壳体,2.承压推阀,3.密封圈Ⅰ,4.密封圈Ⅱ,5.螺钉,6.推管,7.推管保持架,8.活塞阀,9.密封圈Ⅲ,10.弹簧,11.活塞缸,12.上轴承座,13.密封圈Ⅳ,14.钢珠,15.钢珠挡圈,16.叶轮,17.叶轮外壳,18.叶轮轴,19.下轴承座,20.密封圈Ⅴ,21.阀盘,22.换向阀座,23.下壳体,24.冲击锤,25.卸压阀,26.冲击锤座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
根据附图所示,横向震击器,由上壳体(1),承压推阀(2),密封圈Ⅰ(3),密封圈Ⅱ(4),螺钉(5),推管(6),推管保持架(7),活塞阀(8),密封圈Ⅲ(9),弹簧(10),活塞缸(11),上轴承座(12),密封圈Ⅳ(13),钢珠(14),钢珠挡圈(15),叶轮(16),叶轮外壳(17),叶轮轴(18),下轴承座(19),密封圈Ⅴ(20),阀盘(21),换向阀座(22),下壳体(23),冲击锤(24),卸压阀(25),冲击锤座(26)组成,其特征是:装配顺序为先将推管(6)装入推管保持架(7),将承压推阀(2)装上密封圈Ⅰ(3)、密封圈Ⅱ(4)并装入推管保持架(7),将推管保持架(7)装上密封圈Ⅲ(9)并装入上壳体(1),装上四个螺钉(5),装入活塞阀(8),将活塞缸(11)装入上壳体(1),将弹簧(10)装入活塞阀(8),给上轴承座(12)装上密封圈Ⅰ(3)、密封圈Ⅱ(4)及密封圈Ⅳ(13)并装入活塞阀(8),连接叶轮外壳(17),在上轴承座(12)凹槽处装上钢珠(14),给叶轮轴(18)套上叶轮(16),再装上钢珠挡圈(15)并装入上轴承座(12),在叶轮轴(18)凹槽处装上钢珠(14),给下轴承座(19)装上密封圈Ⅴ(20)后装在叶轮轴(18)上,依次装上阀盘(21)、换向阀座(22)、冲击锤(24)以及卸压阀(25),将冲击锤座(26)装入下壳体(23),并将下壳体(23)与叶轮外壳(17)装配在一起,装配完成。
横向震击器横向启动冲击工作过程:横向震击器的上壳体(1)连接钻柱,通过钻柱打入高压钻井液,高压钻井液推动承压推阀(2)下行,进而推动推管(6)下行,从而推动活塞阀(8)下行并压缩弹簧,此时可以卸压也可以不卸压,如果卸压活塞阀(8)会卡在推管保持架(7)上,此时与不卸压一样可以保证活塞阀(8)和活塞缸(11)关闭***错开;高压钻井液流过上轴承座(12),进入叶轮(16)腔,推动叶轮(16)旋转,带动叶轮轴(18)旋转,进而带动阀盘(21)和卸压阀(25)旋转;流体流过下轴承座(19),通过阀盘(21)上的孔进入换向阀座(22),进而进入换向阀座(22)与冲击锤(24)之间的空腔,推动冲击锤(24)冲击下壳体(23);当阀盘(21)转到另一边时,卸压阀(25)与之前换向阀座(22)和冲击锤(24)之间的空腔连通卸压,冲击锤(24)向另一边运行冲击下壳体(23);如此往复冲击。
横向震击器停止冲击过程:横向震击器此时处于工作状态,且之前没有卸压一次;则需要先对其进行一次卸压,使横向震击器的活塞阀(8)在弹簧(10)的作用下卡在推管保持架(7)上;此时,再对横向震击器打入高压钻井液一次,使得活塞阀(8)脱离推管保持架(7),再对其进行卸压;此时在弹簧(10)的作用下,活塞阀(8)上行,推动推管(6)上行,推动承压推阀(2)上行;同时,活塞阀(8)与活塞缸(11)的关闭口关闭,高压钻井液不在进入上壳体(1)与承压推阀(2)之间的环空,横向震击器停止工作。
上述方案中的推管保持架(7)上开有滑槽,推管(6)与活塞阀(8)上设计有滑块;需要启动横向震击器工作时,从入口处打入高压钻井液,钻井液推动承压推阀(2),进而推动推管(6),再推动活塞阀(8),进而将活塞阀(8)卡在推管保持架(7)上的卡槽处,同时,活塞阀(8)与活塞缸(11)的关闭***错开,进而打开流道;此时,可以卸压也可以保持钻井液压力。需要关闭时,只需要再次打压后卸压即可。
上述方案中的活塞阀(8)一端设计有装配弹簧(10)的环槽,卸压关闭横向震击器时,通过弹簧将活塞阀(8)以及承压推阀(2)推回关闭位置。活塞阀(8)与上轴承座(12)之间设计有密封圈,避免钻井液进入装弹簧(10)的环槽。
横向震击器,其阀盘(21)与卸压阀(25)上开有一个孔,保证高压钻井液仅仅通过阀盘(21)上的一个孔进入高压腔;与此同时,卸压阀(25)上的孔与低压腔连通;阀盘(21)与卸压阀(25)开口相对180°装配在叶轮轴(18)上,保证横向震击器工作时高、低压腔的交替。
横向震击器,其上壳体(1)与推管保持架(7)对应位置设计有装配螺钉(5)的孔,便于对推管保持架(7)进行轴向和周向定位。叶轮轴(18)在装配叶轮(16)、阀盘(21)以及卸压阀(25)的位置设计有花键,保证叶轮轴(18)与叶轮(16)、阀盘(21)以及卸压阀(25)的周向固定。
上述方案中的横向震击器,装配顺序为:先将推管6装入推管保持架7,将承压推阀2装上密封圈Ⅰ3、密封圈Ⅱ4并装入推管保持架7,将推管保持架7装上密封圈Ⅲ9并装入上壳体1,装上四个螺钉5,装入活塞阀8,将活塞缸11装入上壳体1,将弹簧10装入活塞阀8,给上轴承座12装上密封圈Ⅰ3、密封圈Ⅱ4及密封圈Ⅳ13并装入活塞阀8,连接叶轮外壳17,在上轴承座12凹槽处装上钢珠14,给叶轮轴18套上叶轮16,再装上钢珠挡圈15并装入上轴承座12,在叶轮轴18凹槽处装上钢珠14,给下轴承座19装上密封圈Ⅴ20后装在叶轮轴18上,依次装上阀盘21、换向阀座22、冲击锤24以及卸压阀25,将冲击锤座26装入下壳体23,并将下壳体23与叶轮外壳17装配在一起,装配完成。
Claims (7)
1.横向震击器,由上壳体(1),承压推阀(2),密封圈Ⅰ(3),密封圈Ⅱ(4),螺钉(5),推管(6),推管保持架(7),活塞阀(8),密封圈Ⅲ(9),弹簧(10),活塞缸(11),上轴承座(12),密封圈Ⅳ(13),钢珠(14),钢珠挡圈(15),叶轮(16),叶轮外壳(17),叶轮轴(18),下轴承座(19),密封圈Ⅴ(20),阀盘(21),换向阀座(22),下壳体(23),冲击锤(24),卸压阀(25),冲击锤座(26)组成,其特征是:装配顺序为先将推管(6)装入推管保持架(7),将承压推阀(2)装上密封圈Ⅰ(3)、密封圈Ⅱ(4)并装入推管保持架(7),将推管保持架(7)装上密封圈Ⅲ(9)并装入上壳体(1),装上四个螺钉(5),装入活塞阀(8),将活塞缸(11)装入上壳体(1),将弹簧(10)装入活塞阀(8),给上轴承座(12)装上密封圈Ⅰ(3)、密封圈Ⅱ(4)及密封圈Ⅳ(13)并装入活塞阀(8),连接叶轮外壳(17),在上轴承座(12)凹槽处装上钢珠(14),给叶轮轴(18)套上叶轮(16),再装上钢珠挡圈(15)并装入上轴承座(12),在叶轮轴(18)凹槽处装上钢珠(14),给下轴承座(19)装上密封圈Ⅴ(20)后装在叶轮轴(18)上,依次装上阀盘(21)、换向阀座(22)、冲击锤(24)以及卸压阀(25),将冲击锤座(26)装入下壳体(23),并将下壳体(23)与叶轮外壳(17)装配在一起,装配完成。
2.根据权利要求1所述的横向震击器,其特征在于:推管保持架(7)上开有滑槽,推管(6)与活塞阀(8)上设计有滑块;需要启动横向震击器工作时,从入口处打入高压钻井液,钻井液推动承压推阀(2),进而推动推管(6),再推动活塞阀(8),进而将活塞阀(8)卡在推管保持架(7)上的卡槽处,同时,活塞阀(8)与活塞缸(11)的关闭***错开,进而打开流道;此时,可以卸压也可以保持钻井液压力。需要关闭时,只需要再次打压后卸压即可。
3.根据权利要求1所述的横向震击器,其特征在于:上壳体(1)与推管保持架(7)对应位置设计有装配螺钉(5)的孔,便于对推管保持架(7)进行轴向和周向定位。
4.根据权利要求1所述的横向震击器,其特征在于:活塞阀(8)一端设计有装配弹簧(10)的环槽,卸压关闭横向震击器时,通过弹簧将活塞阀(8)以及承压推阀(2)推回关闭位置。活塞阀(8)与上轴承座(12)之间设计有密封圈,避免钻井液进入装弹簧(10)的环槽。
5.根据权利要求1所述的横向震击器,其特征在于:上轴承座(12)和下轴承座(19)上设计有过流道,工作时,钻井液可以顺利通过;同时,设计有装配钢珠(14)的凹槽,在横向震击器工作时,减小叶轮轴(18)转动的摩擦力。
6.根据权利要求1所述的横向震击器,其特征在于:阀盘(21)与卸压阀(25)上开有一个孔,保证高压钻井液仅仅通过阀盘(21)上的一个孔进入高压腔;与此同时,卸压阀(25)上的孔与低压腔连通;阀盘(21)与卸压阀(25)开口相对180°装配在叶轮轴(18)上,保证横向震击器工作时高、低压腔的交替。
7.根据权利要求1所述的横向震击器,其特征在于:叶轮轴(18)在装配叶轮(16)、阀盘(21)以及卸压阀(25)的位置设计有花键,保证叶轮轴(18)与叶轮(16)、阀盘(21)以及卸压阀(25)的周向固定。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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