CN202926259U

CN202926259U - 环空脉冲射流发生器

Info

Publication number: CN202926259U
Application number: CN 201220537574
Authority: CN
Inventors: 李文飞; 夏文安; 李玄烨; 曲晓红; 王光磊; 马鹏举
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau
Current assignee: Sinopec Oilfield Service Corp
Priority date: 2012-10-20
Filing date: 2012-10-20
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2022-10-20

Abstract

本实用新型涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探等领域的一种环空脉冲射流发生器。包括壳体、转子和定子，定子和转子呈上下结构布置在壳体内部；定子内设有引流叶片，并固定密封在壳体内部；转子上设有与上方引流叶片配合的驱动叶片，并与壳体构成旋转密封配合；壳体上设有旁通孔，转子下部设有转子水眼，壳体内壁上的旁通孔开口处与转子水眼在同一横截面上。本实用新型具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点；更为突出的是在不影响井底钻头正常钻进水功率的前提下，进一步提高环空返速、增强携岩能力、降低地面机泵负载，延长了设备使用寿命，对于利用脉冲射流辅助提高钻井速度、降低钻井成本具有重要意义。

Description

环空脉冲射流发生器

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业专用设备领域，具体是一种环空脉冲射流发生器。

背景技术

在石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探的过程中，井底水力能量在时间和空间上分布方式的不同,对钻井速度具有显著的影响，因此探索井底水力能量更加有效的利用途径，是现代钻井技术一项重要研究内容。目前国内外的研究主要集中在提高井底钻头射流破岩效率方面，但由于喷嘴材料、钻井液性能、钻头性能、射流辅助装置等诸多因素的限制，井底钻头射流破岩还得不到全面推广应用。

实验表明，在上部钻具组合特定位置安装指向地面的喷嘴，形成反向射流不仅能够提高环空钻井液上返速度，增强钻井液携岩能力，有助于净化井眼，防止岩屑床的产生，而且有利于小井眼钻井时降低地面机泵的压力，延长设备使用寿命。脉冲射流的瞬时冲击动压力和瞬时速度大，轴心瞬时冲击动压力比普通连续射流提高1.7倍，岩心冲蚀体积提高２倍。脉冲射流能够使流场形成不连续和不均匀的压力分布。将两者优势进行有机结合，在不影响井底钻头水功率的前提下，形成环空脉冲射流，达到提高环空返速、增强携岩能力、降低地面机泵高负载的目的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，在不影响井底钻头正常钻进水功率的前提下，为了进一步提高环空返速、增强携岩能力、降低地面机泵负载而提出一种环空脉冲射流发生器。

本实用新型的技术方案是：

环空脉冲射流发生器，包括壳体、转子和定子，其特征是：定子和转子呈上下结构布置在壳体内部；定子内设有引流叶片，并固定密封在壳体内部；转子上设有与上方引流叶片配合的驱动叶片，并与壳体构成旋转密封配合；壳体上设有旁通孔，转子下部设有转子水眼，壳体内壁上的旁通孔开口处与转子水眼在同一横截面上。

上述方案进一步包括：

壳体上的旁通孔为内低外高的向上倾斜孔，旁通孔的数量为1-4个，转子水眼数量为1-5个。

定子通过定位销固定在壳体内部，定子与壳体内壁之间设有密封圈。

转子与壳体内壁之间设有轴承和密封圈。

壳体上下端分别设有内螺纹接头和外螺纹接头。

本实用新型的效果：

环空脉冲射流发生器可根据需要安装在钻具组合中的任意位置，当钻井液经过环空脉冲射流发生器时，部分钻井液经过定子叶轮导向后，冲击到转子叶轮上，驱动转子旋转，转子转动时，其下部水眼周期性的与壳体旁通孔连通和关闭，当旁通孔与转子水眼连通时，钻柱内部与环空连通，此时部分钻井液经旁通孔进入环空，当旁通孔与转子水眼关闭时，无钻井液进入环空，随着旁通孔与转子水眼周期性的连通和关闭，即形成了环空脉冲射流。环空脉冲射流发生器能够在环空形成脉冲射流，提高了环空钻井液上返速度，增强了钻井液携岩能力，有利于岩屑床的清除，脉冲射流使钻柱产生周期性轴向振动，降低了摩阻扭矩的影响，并且能够在不影响井底水功率损失的前提下，减小地面机泵负载，延长了设备使用寿命，对于利用脉冲射流辅助提高钻井速度、降低钻井成本具有重要意义。

同时，环空脉冲射流发生器还具有结构简单、操作方便、便于安装、安全可靠的优点。

附图说明

图1是依据本实用新型所提出的一种环空脉冲射流发生器典型实施例的结构示意图。

图2是图1中A-A向剖视图。

图3是图1中B-B向剖视图。

图中：1-壳体、2-密封圈、3-定子、4-密封圈、5-转子、6-转子驱动叶片、7-旁通孔、8-密封圈、9-轴承、10-定位销、11-定子引流叶片、12-转子水眼。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例1：

参照图1，一种简化方案的环空脉冲射流发生器，主要由壳体1、转子5和定子3组成。其中：定子3和转子5呈上下结构布置在壳体1内部；定子3内设有引流叶片11（参见图2），并固定密封在壳体1内部（这里没有使用密封件密封，可以通过提高对合面的加工精度来解决）；转子5上设有与上方引流叶片配合的驱动叶片6，并与壳体1构成旋转密封配合（这里没有使用密封件密封，可以通过提高对合面的加工精度来解决）；壳体1上设有1个旁通孔7，转子5下部设有2个转子水眼12（参见图3），壳体1内壁上的旁通孔7开口处与转子水眼12在同一横截面上。

实施例2：

参照图1，一种相对实施例1进一步优化的环空脉冲射流发生器，主要由壳体1、转子5和定子3组成。其中：定子3和转子5呈上下结构布置在壳体1内部；定子3内设有引流叶片（参见图2），并固定密封在壳体1内部（这里没有使用密封件密封，可以由固定密封胶来解决）；转子5上设有与上方引流叶片配合的驱动叶片6，并与壳体1构成旋转密封配合（这里没有使用密封件密封，可以由固定密封胶来解决）；壳体1上设有2个旁通孔7，转子5下部设有1个转子水眼12（参见图3），壳体1内壁上的旁通孔7开口处与转子水眼12在同一横截面上。壳体1上的旁通孔为内低外高（即内壁开口位置低、外壁开口位置高）的向上倾斜孔，2个旁通孔呈轴向对称布局。

实施例3：

结合附图1、2和3，一种优化方案的环空脉冲射流发生器实施例。它是由壳体1、转子5、定子3和轴承9几种规格的密封圈组成。其中：定子3和转子5呈上下结构布置在壳体1内部。定子3内设有引流叶片11，并通过定位销10固定在壳体1内部，定子3与壳体1内壁之间设有密封圈2。转子5上设有与上方引流叶片配合的驱动叶片6，并与壳体1构成旋转密封配合，这里的旋转配合通过轴承9来实现，密封是通过上下设置的两组密封圈4和8来完成。壳体1上设有2个旁通孔7，转子5下部设有2个转子水眼12，壳体1内壁上的旁通孔7开口处与转子水眼12在同一横截面上。壳体1上的旁通孔为内低外高（即内壁开口位置低、外壁开口位置高）的向上倾斜孔，2个旁通孔呈轴向对称布局。另外壳体1上下端分别设有内螺纹接头和外螺纹接头，便于直接与上下工具完成对接。

本实用新型的环空脉冲射流发生器使用说明及功效：

根据需要安装在钻具组合中的任意位置，当钻井液经过环空脉冲射流发生器时，部分钻井液经过定子叶轮导向后，冲击到转子叶轮上，驱动转子旋转，转子转动时，其下部水眼周期性的与壳体旁通孔连通和关闭，当旁通孔与转子水眼连通时，钻柱内部与环空连通，此时部分钻井液经旁通孔进入环空，当旁通孔与转子水眼关闭时，无钻井液进入环空，随着旁通孔与转子水眼周期性的连通和关闭，即形成了环空脉冲射流。环空脉冲射流发生器能够在环空形成脉冲射流，提高了环空钻井液上返速度，增强了钻井液携岩能力，有利于岩屑床的清除，脉冲射流使钻柱产生周期性轴向振动，降低了摩阻扭矩的影响，并且能够在不影响井底水功率损失的前提下，减小地面机泵负载，延长了设备使用寿命，对于利用脉冲射流辅助提高钻井速度、降低钻井成本具有重要意义。

Claims

1.环空脉冲射流发生器，包括壳体、转子和定子，其特征是：定子和转子呈上下结构布置在壳体内部；定子内设有引流叶片，并固定密封在壳体内部；转子上设有与上方引流叶片配合的驱动叶片，并与壳体构成旋转密封配合；壳体上设有旁通孔，转子下部设有转子水眼，壳体内壁上的旁通孔开口处与转子水眼在同一横截面上。

2.根据权利要求1所述的环空脉冲射流发生器，其特征是：壳体上的旁通孔为内低外高的向上倾斜孔，旁通孔的数量为1-4个，转子水眼数量为1-5个。

3.根据权利要求1或2所述的环空脉冲射流发生器，其特征是：定子通过定位销固定在壳体内部，定子与壳体内壁之间设有密封圈。

4.根据权利要求1或2所述的环空脉冲射流发生器，其特征是：转子与壳体内壁之间设有轴承和密封圈。

5.根据权利要求1或2所述的环空脉冲射流发生器，其特征是：壳体上下端分别设有内螺纹接头和外螺纹接头。

6.根据权利要求3所述的环空脉冲射流发生器，其特征是：转子与壳体内壁之间设有轴承和密封圈；壳体上下端分别设有内螺纹接头和外螺纹接头。