[发明专利]一种低能耗的水力振荡器

说明书

本发明涉及一种低能耗的水力振荡器，包括减震器总成、动力总成和传动轴总成，动力总成上接减震器总成，动力总成下部接传动轴总成，减震器总成与动力总成间设有流量调节阀，动力总成包括定子壳体和转子主轴，流量调节阀包括阀门壳体、静阀环、动阀环和弹簧，静阀环安装在阀门壳体内，动阀环安装在转子主轴上端，弹簧给静阀环向下的轴向预紧力，使静阀环与动阀环保持接触。本发明中流量调节阀设于动力总成上方，动静阀不用承担转子主轴的轴向压力，动静阀环间磨损小，能量损耗小；静阀环靠弹簧提供预紧力和压力补偿，可使静阀环与动阀环始终保持接触并有一定的压紧力，可防止钻井液从静阀环和动阀环接触端面漏失；动静阀间的接触压力小，磨损很小。

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种低能耗的水力振荡器。

背景技术

在石油开采领域中，大位移井、水平井、水平分支井和其他结构复杂井的数量不断增加，随着井眼水平段长度的不断增加，钻柱受到井壁施加的摩擦阻力也会不断增大，致使钻柱难以下入设计井深，并且在钻压和摩擦阻力的共同作用会发生挠曲变形。由于钻柱受到井壁摩擦阻力的作用，无法向钻头施加准确的钻压，严重影响钻进效率，一旦发生井下遇阻或着卡钻现象更是会对整个钻井过程产生重大影响。因此减小钻柱摩擦阻力，有效送进钻柱，向钻头准确施加钻压是大位移井、水平井、水平分支井和其他结构复杂井钻井技术的一个核心问题。

水力振荡器是减小钻柱摩擦阻力的主要工具，该工具通过钻井液的水击作用向钻柱施加周期性的轴向振动，有效减小钻井过程中钻柱与井壁的摩擦阻力，提高钻井破岩效率。

现有水力振荡器动静阀环位于转子主轴的下端，需要充当推力轴承的作用去承受转子主轴所受到的轴向力，阀环间的磨损大，能量损耗大。

发明内容

本发明旨在提供一种低能耗的水力振荡器，阀环间的磨损小，能量损耗小。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低能耗的水力振荡器，包括减震器总成和动力总成，所述减震器总成与动力总成间设有流量调节阀；所述动力总成包括定子壳体和转子主轴；所述流量调节阀包括阀门壳体、静阀环、动阀环和弹簧，所述阀门壳体上端与减震器总成连接，阀门壳体下端与定子壳体连接；

所述静阀环安装在阀门壳体内不可相对于阀门壳体转动，所述动阀环固定安装在转子主轴上端的孔中，所述弹簧给静阀环一个向下的轴向预紧力，使静阀环与动阀环保持接触；

静阀环与动阀环上均设有阀孔，通过静阀环与动阀环的相对转动来调节流量，转子主轴上部开有至少两个侧孔，侧孔与动阀环的阀孔相通。转子主轴带动动阀环一起运动，运动过程中，动阀环和静阀环阀孔的重叠面积发生周期性变化，使得流过静阀环和动阀环的钻井液流量产生周期性变化，从而产生水击现象，实现轴向冲击。

本发明流量调节阀设于动力总成上方，动静阀不用承担转子主轴的轴向压力，动静阀环间磨损小，能量损耗小；此外，静阀环靠弹簧提供预紧力和压力补偿，可使静阀环与动阀环始终保持接触并有一定的压紧力，可防止钻井液从静阀环和动阀环接触端面漏失；静阀环依靠弹簧弹力与动阀环保持接触，接触压力小，磨损很小。

进一步的，静阀环上的阀孔与动阀环上的阀孔有偏心距。

进一步优选地，所述静阀环的阀孔位于静阀环中央，所述动阀环的阀孔与动阀环轴线存在偏心距，动阀环与转子主轴同轴，转子主轴的与定子壳体有偏心距。

进一步的，所述阀门壳体与静阀环采用平键连接。由于本发明在工作过程中静阀环和动阀环之间有相对运动，存在摩擦，静阀环和动阀环接触端面将有一定的磨损，将静阀环与阀门壳体采用平键连接在限制静阀环圆周方向转动的同时拆装便捷。

优选地，转子主轴与定子壳体的螺旋线头数比为1+2n：2+2n，n为大于0的自然数。转子主轴在定子壳体中做自转加公转的运动，由于自转的速度慢，公转的速度快，因此会形成一个花瓣形轨迹。