本發(fā)明屬于石油、天然氣鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鉆井裝置，具體的說是涉及一種能減小井壁摩擦阻力的油氣田鉆井用水力減阻振蕩器。

背景技術(shù)：

井下動力鉆具由于具有提高機(jī)械鉆速、增加單只鉆頭進(jìn)尺等諸多優(yōu)點，在定向井中的應(yīng)用越來越多。但在現(xiàn)有技術(shù)的實際使用中，井眼軌跡控制精度高且難度大，管柱受力復(fù)雜，鉆井摩阻扭矩大，鉆壓傳遞困難，巖屑排出困難，固井難度大等。其中鉆井摩擦阻力問題成為定向井鉆井中不可忽視的問題，并引起了世界鉆井界的高度重視。降低摩擦阻力對提高鉆速將起到關(guān)鍵性的作用。

傳統(tǒng)的水力振蕩器通常是采用定閥與動閥閥片相互作用產(chǎn)生壓力脈沖實現(xiàn)軸向振動的，但其定閥與動閥接觸面積較大，磨損嚴(yán)重，因此整個振蕩器的使用壽命較短。而中國專利申請?zhí)?01520957735.3實用新型專利則公開了一種三維水力振蕩器，該水力振蕩器由振蕩短節(jié)和動力短節(jié)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，在鉆進(jìn)過程中可實現(xiàn)徑向振動以及軸向振動，以及實現(xiàn)三維層次的降磨減阻，可有效提高機(jī)械鉆速，該振蕩器通過流道口與內(nèi)凸臺的相對運(yùn)動產(chǎn)生動閥與定閥效果，進(jìn)而產(chǎn)生壓力脈沖實現(xiàn)軸向振動，還可以降低磨損效，可有效提高機(jī)械鉆速，達(dá)到較好的減阻效果，但對于復(fù)合鉆進(jìn)，尤其是在井下動力鉆具滑動鉆進(jìn)過程中，無法保證給鉆頭施加真實有效的鉆壓，嚴(yán)重影響全井平均機(jī)械鉆速以及鉆井周期。同時由于其結(jié)構(gòu)特點，導(dǎo)致工作過程中破巖效率低，生產(chǎn)成本高，振蕩器容易損壞，維修成本大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有鉆井工具效率差、易變形損壞等不足，提出一種油氣田鉆井用水力減阻振蕩器，該裝置能更進(jìn)一步減小井壁摩擦阻力，提高破巖效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種油氣田鉆井用水力減阻振蕩器，包括底部總成；其特征在于：所述鉆井用水力減阻振蕩器還由彈性短節(jié)和動力部分組成；

所述彈性短節(jié)由芯軸、彈性振動外殼、密封圈和芯軸彈簧構(gòu)成；所述芯軸軸向設(shè)置在所述彈性振動外殼的內(nèi)部，所述芯軸彈簧設(shè)置在芯軸的底部與彈性振動外殼之間，壓縮所述芯軸彈簧使芯軸向上運(yùn)動，芯軸彈簧依靠張力使芯軸向下運(yùn)動，循環(huán)往復(fù)使芯軸產(chǎn)生周期性的軸向振動；

所述動力部分從上至下依次由外殼、螺旋軸、螺旋葉片、軸承座、轉(zhuǎn)閥彈簧、轉(zhuǎn)閥、下滑閥、圓臺、溢流孔、墊肩、套筒、下滑閥彈簧、截流套、動力振動外殼和支撐座構(gòu)成；所述螺旋葉片安裝在所述螺旋軸上，所述螺旋軸兩端支承安裝在帶動提供鉆井液通過的通孔軸承座上，所述螺旋葉片受到鉆井液的作用發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而帶動螺旋軸轉(zhuǎn)動；在所述螺旋軸朝向所述支撐座的一端連接所述轉(zhuǎn)閥，所述下滑閥通過所述支撐座支撐在所述動力振動外殼內(nèi)，所述轉(zhuǎn)閥和下滑閥具有相對貼合的端面，在所述轉(zhuǎn)閥和下滑閥相對的端面上均開有偏心孔；轉(zhuǎn)閥的環(huán)形端面和圓槽底面之間設(shè)置有轉(zhuǎn)閥彈簧，所述下滑閥與轉(zhuǎn)閥之間形成軸向運(yùn)動的承壓面，承壓面與支撐座之間設(shè)置彈簧；

所述圓臺、溢流孔、墊肩和套筒組成節(jié)流裝置；所述墊肩設(shè)置在所述套筒上，所述圓臺設(shè)置在所述套筒的上方，所述溢流孔設(shè)置在圓臺和墊肩之間的套筒壁上，圓臺正對所述下滑閥，下滑閥設(shè)有截流套，所述圓臺朝向下滑閥的一端面積小于與套筒連接的一端面積，所述圓臺隨下滑閥彈簧的壓縮進(jìn)入到截流套內(nèi)；

所述彈性短節(jié)中的彈性振動外殼與動力部分中的外殼通過螺紋旋接連接，所述底部總成與動力外殼的另一端相連，為鉆井提供動力。

所述螺旋葉片的螺旋升角為20°，螺距為100mm，螺旋葉片的直徑為120mm。

本發(fā)明的有益之處：本發(fā)明提供的一種油氣田鉆井用水力減阻振蕩器，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、壓降低、適應(yīng)性強(qiáng)、不影響鉆具結(jié)構(gòu)等特點，對于提高鉆速、降低成本具有重要的意義；本發(fā)明將調(diào)制出的周期性壓力波轉(zhuǎn)換為鉆頭的軸向機(jī)械振動，有效改善鉆柱與井壁的摩擦阻力，對實現(xiàn)優(yōu)快鉆井、降低生產(chǎn)成本具有重要意義；下滑閥相當(dāng)于其他旋轉(zhuǎn)配流振蕩減阻工具的定閥，截流采用偏心孔與偏心孔配合的結(jié)構(gòu)，能夠有效減少轉(zhuǎn)閥與下滑閥的接觸面積，延長閥的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：芯軸1、彈性振動外殼2、密封圈3、芯軸彈簧4、外殼5、螺旋軸6、螺旋葉片7、軸承座8、轉(zhuǎn)閥彈簧9、轉(zhuǎn)閥10、下滑閥11、圓臺12、溢流孔13、墊肩14、套筒15、下滑閥彈簧16、截流套17、動力振動外殼18、支撐座19、底部總成20。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，一種油氣田鉆井用水力減阻振蕩器，包括底部總成；鉆井用水力減阻振蕩器還由彈性短節(jié)和動力部分組成；

彈性短節(jié)由芯軸1、彈性振動外殼2、密封圈3和芯軸彈簧4構(gòu)成；芯軸1軸向設(shè)置在所述彈性振動外殼2的內(nèi)部，芯軸彈簧4設(shè)置在芯軸1的底部與彈性振動外殼2之間，壓縮芯軸彈簧4使芯軸1向上運(yùn)動，芯軸彈簧4依靠張力使芯軸1向下運(yùn)動，循環(huán)往復(fù)使芯軸1產(chǎn)生周期性的軸向振動；

動力部分從上至下依次由外殼5、螺旋軸6、螺旋葉片7、軸承座8、轉(zhuǎn)閥彈簧9、轉(zhuǎn)閥10、下滑閥11、圓臺12、溢流孔13、墊肩14、套筒15、下滑閥彈簧16、截流套17、動力振動外殼18和支撐座19構(gòu)成；螺旋葉片7安裝在螺旋軸6上，螺旋軸6兩端支承安裝在帶動提供鉆井液通過的通孔軸承座8上，螺旋葉片7受到鉆井液的作用發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而帶動螺旋軸6轉(zhuǎn)動；在螺旋軸6朝向支撐座19的一端連接轉(zhuǎn)閥10，下滑閥11通過支撐座19支撐在動力振動外殼18內(nèi)，轉(zhuǎn)閥10和下滑閥11具有相對貼合的端面，在轉(zhuǎn)閥10和下滑閥11相對的端面上均開有偏心孔；轉(zhuǎn)閥10的環(huán)形端面和圓槽底面之間設(shè)置有轉(zhuǎn)閥彈簧9，下滑閥11與轉(zhuǎn)閥10之間形成軸向運(yùn)動的承壓面，承壓面與支撐座19之間設(shè)置彈簧16；

圓臺12、溢流孔13、墊肩14和套筒15組成節(jié)流裝置；墊肩14設(shè)置在套筒15上，圓臺12設(shè)置在套筒15的上方，溢流孔13設(shè)置在圓臺12和墊肩14之間的套筒15壁上，圓臺12正對下滑閥11，下滑閥11設(shè)有截流套17，圓臺12朝向下滑閥11的一端面積小于與套筒15連接的一端面積，圓臺12隨下滑閥彈簧16的壓縮進(jìn)入到截流套17內(nèi)；

彈性短節(jié)中的彈性振動外殼2與動力部分中的外殼5通過螺紋旋接連接，螺紋為梯形螺紋；底部總成20與動力外殼18的另一端相連，為鉆井提供動力；螺旋葉片的螺旋升角為20°，螺距為100mm，螺旋葉片的直徑為120mm。

如圖1所示，一種油氣田鉆井用水力減阻振蕩器的工作原理如下：本發(fā)明產(chǎn)生機(jī)械振動時，鉆井液驅(qū)動螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，螺旋葉片帶動閥片運(yùn)動，使閥片和定閥的流通孔相互交錯，調(diào)制出周期性壓力波，壓力波向上傳遞給彈簧，帶動振動外殼在軸向發(fā)生持續(xù)的周期性振動，有效改善鉆柱與井壁的摩擦阻力，提高鉆進(jìn)速度。彈性短節(jié)振動的頻率、振幅、通過調(diào)整動力總成的結(jié)構(gòu)尺寸、螺旋葉片的結(jié)構(gòu)尺寸彈簧的性能參數(shù)以及鉆井液的流量來實現(xiàn)。螺旋軸的旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)閥與下滑閥間歇性配合，控制過流面積實現(xiàn)工具內(nèi)轉(zhuǎn)閥上端的壓力周期性變化的功能，該壓力脈沖進(jìn)而反應(yīng)到振動活塞上，帶動振動軸實現(xiàn)一定頻率的振動。支撐座上安裝的節(jié)流閥在z轉(zhuǎn)閥與下滑閥的作用下實現(xiàn)壓力脈沖之后，在下滑閥、主軸和轉(zhuǎn)閥之間彈簧以及下滑閥和支撐座之間彈簧的作用下實現(xiàn)轉(zhuǎn)閥和下滑閥的整體位移變化即振動，在該振動作用下，下滑閥與節(jié)流閥的實現(xiàn)間歇配合，從而實現(xiàn)二次節(jié)流，增強(qiáng)壓力脈沖，能夠在小直徑小流量的工況下有效增強(qiáng)振動效果，從而提高減阻效率。