一種水輪式振動固井工具的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種水輪式振動固井工具，包括外套和設置在外套內的導流槽、上蓋、下蓋及葉輪，其中：導流槽被固定在外套中上部，葉輪軸周邊設有數(shù)個葉片，葉輪周邊的葉片部分加重處理構成重心偏離軸心結構，葉輪通過上、下蓋夾持在導流槽下部的外套內，葉輪與上、下蓋構成旋轉配合，上、下蓋設有軸向過流通道。本實用新型的水輪式振動固井工具可以有效克服常規(guī)振動固井工具的缺陷，可以在循環(huán)壓耗提高不大的情況下獲得較好的振動效果，同時解決了渦輪式振動工具受最大水頭壓力限制的問題。
【專利說明】
一種水輪式振動固井工具
技術領域
[0001]本實用新型涉及完井工具領域，特別是一種固井作業(yè)中提高固井效果的水輪式振動固井工具。
【背景技術】
[0002]振動固井技術是鉆完井領域里一項新興技術，常見的振動固井工具主要有渦輪式水力振動工具、翻板式振動工具和管內振動工具等幾種;渦輪式振動工具主要利用水力驅動渦輪帶動偏振塊以實現(xiàn)振動的目的，這種振動工具產(chǎn)生振動能量較大，但循環(huán)壓耗較高，提高了施工的整體風險，此外渦輪不能承受較高的水頭壓力，當水頭壓力超過設計最大承載能力時會發(fā)生自鎖;翻板式振動工具主要安裝在完井管柱下端，通過周期性改變循環(huán)壓力，在側面實現(xiàn)循環(huán)流體的振動；管內振動工具通常采用電力作為動力，使用電纜進行輸送，這種振動工具產(chǎn)生的振動能力較強，但需要單獨進行作業(yè)，而且這種工具開始工作時一般已完成固井作業(yè)，對固井效果的提升有限。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，設計了一種水輪式振動固井工具，以克服渦輪結構壓耗高和無法承受較高水頭壓力的問題，同時還可以獲得較好的振動效果;此外，水輪式振動固井工具可以在固井施工中的全部時間起到作用，且不像管內振動工具需要在固井作業(yè)完成后單獨下入，因此具有較強的實用性。
[0004]本實用新型的技術方案是:
[0005]—種水輪式振動固井工具，包括外套和設置在外套內的導流槽、上蓋、下蓋及葉輪，其中:導流槽被固定在外套中上部，葉輪軸周邊設有數(shù)個葉片，葉輪周邊的葉片部分加重處理構成重心偏離軸心結構，葉輪通過上、下蓋夾持在導流槽下部的外套內，葉輪與上、下蓋構成旋轉配合，上、下蓋設有軸向過流通道。
[0006]上述方案進一步包括:
[0007]上蓋的過流通道與下蓋的過流通道之間錯開90°的夾角。
[0008]葉輪與上、下蓋通過軸承構成旋轉配合。
[0009]導流槽、上蓋構成周向插接限位配合，導流槽和下蓋外側分別通過上固定環(huán)和下固定環(huán)與外套固定連接。
[0010]工具工作時水流從工具上部進入，進入導流槽后，水流從軸向流轉變?yōu)槁菪蛳碌闹芟蛐?，當水流到達上蓋時，受到導流槽的約束和上蓋開孔位置的影響，水流將以較高的速度旋轉進入上蓋和下蓋之間的空間；因為下蓋的開孔位置與上蓋錯開了90度，所以上蓋和下蓋之間的液體需要周向旋轉一定位置才能流出；在導流槽、上蓋和下蓋的共同影響下，葉輪周圍的液體將以較高的速度發(fā)生旋轉，帶動葉輪轉動，因為葉輪的重心偏離其軸線位置，所以在轉動時能夠產(chǎn)生振動。
[0011]本實用新型的優(yōu)點是:
[0012]工具結構簡單，可靠性高，水力利用率高；工具運轉時產(chǎn)生的循環(huán)磨阻小，降低了施工風險，同時可以在固井的各個環(huán)節(jié)起到作用，工具利用率高。水輪式振動固井可以有效克服常規(guī)振動固井工具的缺陷，可以在循環(huán)壓耗提高不大的情況下獲得較好的振動效果，同時解決了渦輪式振動工具受最大水頭壓力限制的問題。
【附圖說明】
[0013]圖1為該水輪式振動固井工具的結構示意圖。
[0014]圖2為葉輪結構放大示意圖。
[0015]圖3為圖1的半剖結構及工作方式示意圖。
[0016]圖4為上蓋在俯視情況下的過流通道位置示意圖。
[0017]圖5為下蓋在俯視情況下的過流通道位置示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0019]本實用新型主要由外套1-1、上固定環(huán)1-2、導流槽1-3、上蓋1-4、葉輪1-5、下蓋1-
6、下固定環(huán)1-7等幾個部分組成。
[0020]外套1-1主要起到固定內部結構及規(guī)整水流的作用，上固定環(huán)1-2和下固定環(huán)1-7通過螺紋與外套1-1連接，同時將其余部件限定在工具中部;導流槽1-3被上固定環(huán)1-2采用內嵌及點焊的方式固定在外套1-1中部，導流槽1-3的主要功能是調整水的流動狀態(tài)，水流通過導流槽1-3時流向發(fā)生改變，由直向下的軸向流轉變?yōu)樾D向下的旋流;上蓋1-4安裝在導流槽下部，兩個部件之間通過插槽連接，上蓋1-4主要起到限定葉輪1-5位置的作用，同時上蓋1-4留有過流通道，可以配合導流槽1-3和下蓋1-6規(guī)整水流，提高工具整體的水力利用率;葉輪1-5是工具的活動部件，負責將水流的動能轉化為振動能量，葉輪1-5被上蓋1-4和下蓋1-6限定在兩個部件之間，可以進行周向運動；下蓋1-6通過下固定環(huán)1-7固定在工具下部，起到對葉輪1-5提供限位的作用。
[0021]葉輪1-5上有7個葉片(如圖2)，其中有三片相連的葉片尺寸加厚并使用重質金屬，即如鋼等密度較高的金屬作為材質，其余四個葉片的材質為鋁合金等輕質金屬，這樣葉輪在旋轉的時候就可以產(chǎn)生偏心振動的效果。
[0022]當水流通過上固定環(huán)1-2的通孔后進入導流槽1-3和外套1-1形成的螺旋流道，從軸向流轉變?yōu)樾毕蛳碌闹芟蛄?，之后水流從上蓋1-4的過流通道A進入，再從下蓋1-6的過流通道B流出，期間帶動葉輪1-5旋轉，從而產(chǎn)生轉動，水流最后從下固定環(huán)1-7的通孔流出。
[0023]上蓋1-4的流動通道和下蓋1-6的過流通道位置相差90°，該結構可以配合導流槽1-3提高葉輪對水流周向運動能量的利用率，提高振動效果。
【主權項】
1.一種水輪式振動固井工具，包括外套和設置在外套內的導流槽、上蓋、下蓋及葉輪，其特征在于:導流槽被固定在外套中上部，葉輪軸周邊設有數(shù)個葉片，葉輪周邊的葉片部分加重處理構成重心偏離軸心結構，葉輪通過上、下蓋夾持在導流槽下部的外套內，葉輪與上、下蓋構成旋轉配合，上、下蓋設有軸向過流通道。2.根據(jù)權利要求1所述的水輪式振動固井工具，其特征在于:上蓋的過流通道與下蓋的過流通道之間錯開90°的夾角。3.根據(jù)權利要求1或2所述的水輪式振動固井工具，其特征在于:葉輪與上、下蓋通過軸承構成旋轉配合。4.根據(jù)權利要求3所述的水輪式振動固井工具，其特征在于:導流槽、上蓋構成周向插接限位配合，導流槽和下蓋外側分別通過上固定環(huán)和下固定環(huán)與外套固定連接。
【文檔編號】F03B13/00GK205532466SQ201620128756
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月19日
【發(fā)明人】唐明, 董恩博, 趙勇, 徐鑫, 馬明新, 鄒曉敏, 王毅, 陶劍, 曹會蓮, 路志平, 劉陽
【申請人】中石化石油工程技術服務有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院