一種用于定向井的鉆具防托壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于定向井的鉆具防托壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油鉆探開采事業(yè)的進步，越來越多的定向井、水平井技術(shù)運用到了石油鉆井工程中，在部分地區(qū)甚至采用叢式井。這樣的井身設(shè)計不僅為鉆井節(jié)省了成本，也能使鉆頭更好更準確地鉆至理想的靶位，從而提高石油開采的效率和產(chǎn)量。然而，上述各種鉆井的井身結(jié)構(gòu)也給鉆井工作帶來了更大的困難，這就要求人們使用新設(shè)備新工藝去解決井身安全問題、定向方位問題、鉆具磨損問題和鉆頭托壓等問題。
[0003]其中，鉆頭托壓問題較為突出，也阻礙著鉆井技術(shù)的進一步發(fā)展。鉆頭托壓問題產(chǎn)生的原因在于:在定向井、水平井中，由于存在長距離的井身水平走向，使鉆具前面的鉆頭平躺在井眼內(nèi)進行鉆進，其中大部分的鉆井壓力被消耗在克服鉆具的摩擦阻力上，所以地面設(shè)備很難給鉆頭施加足夠的壓力用以破碎巖石；同時，地面操作工程師甚至很難弄清楚鉆頭的精確壓力，導(dǎo)致鉆進速度受到很大的限制；并且，如果為了解決鉆頭托壓問題而強力加壓也會給井身安全帶來很大隱患。
[0004]為了解決鉆進托壓問題，國內(nèi)外的鉆井工程采用了很多改進舉措。比如，采用合理的造斜方式、采用復(fù)合潤滑技術(shù)、強化井漿的封堵造壁性能等。這些措施雖然在一定程度上能緩解鉆頭托壓問題，但是僅僅是方法、工藝方面的改進，而不是設(shè)備、工具的改造，其防托壓效果不明顯，使用條件也有一定局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于定向井的鉆具防托壓器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的鉆具在定向井、水平井的鉆進過程中存在的鉆頭托壓問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供的一種用于定向井的鉆具防托壓器，包括:芯軸，所述芯軸為設(shè)有通孔的腔體；芯軸套，所述芯軸套以可軸向移動的方式套接在所述芯軸的外側(cè)；高壓泥漿流經(jīng)所述芯軸套的內(nèi)腔，并且流經(jīng)所述芯軸的內(nèi)腔；所述芯軸的入口端設(shè)置有截流活塞，所述截流活塞能夠?qū)⒏邏耗酀{的部分壓力轉(zhuǎn)移到所述芯軸上，同時確保高壓泥漿流動暢通；葉輪，所述葉輪設(shè)置于所述芯軸內(nèi)，所述葉輪的轉(zhuǎn)軸垂直于所述芯軸的軸線方向，高壓泥漿驅(qū)使所述葉輪轉(zhuǎn)動。
[0008]進一步，包括葉輪座，所述葉輪設(shè)置于葉輪座內(nèi)，所述葉輪座設(shè)置在所述芯軸內(nèi)。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:葉輪座的外形與芯軸的內(nèi)腔互相配合，葉輪通過轉(zhuǎn)軸設(shè)置在葉輪座上，而葉輪座則放置在芯軸內(nèi)。避免了葉輪直接安裝在芯軸上，方便了葉輪和葉輪座的拆裝和維護。
[0009]進一步，包括設(shè)置在所述葉輪座上游的導(dǎo)流部件，所述導(dǎo)流部件的導(dǎo)流方向朝向所述葉輪。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:由于葉輪通過葉輪座設(shè)置在芯軸的內(nèi)腔，需要設(shè)置一個導(dǎo)流部件將高壓泥漿流引導(dǎo)并沿著葉片的切線方向流動，使得葉輪在泥漿的沖擊作用下，能夠沿自身的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；同時，導(dǎo)流部件使高壓泥漿的流通面積變小，促使高壓泥漿的流速增大，增強了葉輪的轉(zhuǎn)動效果。
[0010]進一步，包括彈性部件，所述彈性部件用于固定所述導(dǎo)流部件和所述葉輪座。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:一方面導(dǎo)流部件和葉輪座通過可拆卸方式放置在芯軸內(nèi)腔，彈性部件給安裝導(dǎo)流部件和葉輪座留有較大的可接受的尺寸誤差；另一方面，彈性部件降低了葉輪、葉輪座和導(dǎo)流部件的振蕩故障率。
[0011]進一步，所述截流活塞與所述芯軸套之間設(shè)置有第一密封件。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:第一密封件能夠防止高壓泥漿流進芯軸與芯軸套之間的環(huán)形空腔，防止高壓泥漿對芯軸和芯軸套的相互平移運動產(chǎn)生不利的影響。
[0012]優(yōu)選地，所述第一密封件包括擋圈和O型密封圈。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:0型密封圈的作用在于密封芯軸的外側(cè)壁與芯軸套的內(nèi)側(cè)壁之間的空隙；而擋圈的作用在于增加O形密封圈的受壓能力和密封效果。
[0013]進一步，所述芯軸套出口端的內(nèi)側(cè)壁與所述芯軸的外側(cè)壁之間，設(shè)置有第二密封件；在所述第一密封件與所述第二密封件之間，形成一個由所述芯軸和所述芯軸套包圍的環(huán)形空腔，所述環(huán)形空腔內(nèi)設(shè)置有潤滑油。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:第二密封件的第一個作用在于防止返入環(huán)空的泥漿進入芯軸和芯軸套之間的縫隙，第二個作用在于防止?jié)櫥偷男孤?；潤滑油的作用在于減小芯軸和芯軸套之間的摩擦，增加兩者的使用壽命。
[0014]進一步，所述芯軸套的內(nèi)側(cè)壁與所述芯軸的外側(cè)壁之間，還設(shè)置有限位部件；所述限位部件用于阻止所述芯軸脫離所述芯軸套。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:芯軸的作用一方面在于引導(dǎo)高壓泥漿流向葉輪和鉆頭，另一方面在于隨著周期性波動的泥漿壓力產(chǎn)生軸向的高頻振動，如果芯軸離開了芯軸套內(nèi)側(cè)所包含的范圍，就喪失了其本身的作用，故設(shè)置該限位部件能夠保證芯軸的正常工作。
[0015]優(yōu)選地，所述限位部件包括設(shè)置在所述芯軸外側(cè)壁的凹槽，以及兩個半圓環(huán)；兩個所述半圓環(huán)扣合在所述凹槽內(nèi)，形成外徑大于所述芯軸的外徑的圓環(huán)。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:設(shè)置兩個半圓環(huán)的目的在于方便整個限位部件的安裝，而凹槽的作用在于固定兩個半圓環(huán)的位置，組合而成的圓環(huán)的外徑大于芯軸的外徑才能起到卡緊和限位的效果。
[0016]進一步，所述芯軸套的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有沿所述芯軸套的軸向延伸的齒條或齒槽，所述芯軸的外側(cè)壁上對應(yīng)設(shè)置有沿所述芯軸的軸向延伸的齒槽或齒條。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:芯軸傳遞高壓泥漿的壓力的同時，還需要傳遞來自芯軸套的轉(zhuǎn)矩，而芯軸外側(cè)壁上的齒條(或齒槽)與芯軸套內(nèi)側(cè)壁上的齒槽(或齒條)能提供轉(zhuǎn)矩的傳遞功能。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:利用葉輪使連續(xù)的泥漿流體變成脈沖式的流體，實現(xiàn)泥漿壓力隨脈沖流體而周期性波動；泥漿壓力的周期性波動促使芯軸出現(xiàn)沿軸向的高頻振動；芯軸沿軸向的高頻振動促使鉆具整體產(chǎn)生同方向的振動，使鉆具與井壁之間的靜摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽Σ?，解決鉆進的托壓問題，提高了鉆頭的鉆井效果。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】的技術(shù)方案，下面將對【具體實施方式】描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明提供的用于定向井的鉆具防托壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明提供的用于定向井的鉆具防托壓器的葉輪座的縱向截面圖；
[0021]圖3為本發(fā)明提供的用于定向井的鉆具防托壓器的葉輪座的俯視圖；
[0022]圖4為圖1中I處局部放大圖；
[0023]圖5為圖1中F-F處的斷面剖視圖。
[0024]附圖標記:
[0025]1-葉輪；2-葉輪座；3-導(dǎo)流部件；
[0026]4-彈性部件；5-芯軸；6-芯軸套；
[0027]7-截流活塞；8-第一密封件； 801-擋圈；
[0028]802-0型密封圈； 9-第二密封件； 10-環(huán)形空腔；
[0029]11-限位部件；12-齒條；13-齒槽。
【具體實施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0032]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0033]圖1為本發(fā)明提供的用于定向井的鉆具防托壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，用于定向井的鉆具防托壓器設(shè)置具有中心通孔的芯軸5，芯軸5的外側(cè)包裹有軸線方向相同的芯軸套6，芯軸5可以相對于芯軸套6沿軸線方向移動，并且，芯軸5和芯軸套6的上下游端口并不平齊。高壓泥漿不僅完全通過芯軸套6的內(nèi)腔，并且完全通過芯軸5的