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]本實(shí)用新型涉及石油鉆井設(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(jìn)步，越來越多的定向井、水平井技術(shù)運(yùn)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(jì)不僅為鉆井節(jié)省了成本，也能使鉆頭更好更準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行鉆進(jìn)，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(shí)，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(jìn)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(qiáng)力加壓也會(huì)給井身安全帶來很大隱患。
[0004]為了解決鉆進(jìn)托壓問題，國內(nèi)外的鉆井工程采用了很多改進(jìn)舉措。比如，采用合理的造斜方式、采用復(fù)合潤滑技術(shù)、強(qiáng)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(jìn)，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。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型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(jìn)過程中存在的鉆頭托壓問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]本實(shí)用新型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(dòng)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(shí)確保高壓泥漿流動(dòng)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(dòng)。
[0008]進(jìn)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(hù)。
[0009]進(jìn)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(gè)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(dòng)，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(dòng)；同時(shí)，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(qiáng)了葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)效果。
[0010]進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yùn)動(dòng)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(jìn)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(gè)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(gè)作用在于防止返入環(huán)空的泥漿進(jìn)入芯軸和芯軸套之間的縫隙，第二個(gè)作用在于防止?jié)櫥偷男孤叮粷櫥偷淖饔迷谟跍p小芯軸和芯軸套之間的摩擦，增加兩者的使用壽命。
[0014]進(jìn)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(dòng)的泥漿壓力產(chǎn)生軸向的高頻振動(dòng)，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(gè)半圓環(huán)；兩個(gè)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(gè)半圓環(huán)的目的在于方便整個(gè)限位部件的安裝，而凹槽的作用在于固定兩個(gè)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(jìn)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(shí)，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]本實(shí)用新型的有益效果是:利用葉輪使連續(xù)的泥漿流體變成脈沖式的流體，實(shí)現(xiàn)泥漿壓力隨脈沖流體而周期性波動(dòng)；泥漿壓力的周期性波動(dòng)促使芯軸出現(xiàn)沿軸向的高頻振動(dòng)；芯軸沿軸向的高頻振動(dòng)促使鉆具整體產(chǎn)生同方向的振動(dòng)，使鉆具與井壁之間的靜摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)摩擦，解決鉆進(jìn)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實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的技術(shù)方案，下面將對【具體實(shí)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實(shí)用新型的一些實(shí)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(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實(shí)用新型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為本實(shí)用新型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為本實(shí)用新型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(biāo)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(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0031]在本實(shí)用新型的描述中，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實(shí)用新型和簡化描述，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實(shí)用新型的限制。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]在本實(shí)用新型的描述中，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(jī)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(gè)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)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0033]圖1為本實(shí)用新型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(dòng)，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