[发明专利]石油钻井用三维水力振动器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种石油钻井用三维水力振动器，属石油钻井工具设计技术领域。

背景技术：

在石油钻井的过程中，特别是在大位移井和水平井的钻井过程中，管柱的摩擦阻力是需要解决的核心问题，它直接决定和影响大位移井和水平井的最大延伸。

通常情况下，大位移井和水平井的位移与垂深之比大于或者等于2，其井斜角的下限值必超过63°，并且由于一般大位移井都有一个垂直段，则其最大井斜角一般在70°以上；大位移井的斜深多达几千米，对于水平井，井眼轨迹近似达到水平，井眼通常继续在油层里延伸油层厚度的六倍。在这样的情况下，大位移井和水平井钻柱的自重绝大部分将压向井壁，钻柱和井壁之间将产生很大的摩擦力，从而导致钻柱滑动困难，使钻柱承受较大扭矩，使钻进速度缓慢，还有可能发生卡钻事故。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石油钻井用三维水力振动器，能够有效克服大位移井和水平井钻柱与井壁之间的摩擦阻力、降低钻柱与井壁之间的扭矩，避免卡钻事故的发生，具有大幅度提高钻井效率，降低钻井成本的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

在石油钻井用三维水力振动器的结构中，设置有流量控制阀、轴向振动器、过滤接头、螺杆马达动力接头、液力脉冲发生器；所述的流量控制阀由阀体、阀芯、弹簧、阀座组成；阀芯、弹簧、阀座安装在阀体内；阀芯安装在弹簧的上方，弹簧的下端安装在阀座上，阀座固定安装在阀体的内壁上；阀芯能在阀体内轴向移动；阀体的上端与钻柱通过螺纹相连接；阀体的下端与心轴的上端通过螺纹相连接；在阀体上相对于阀芯与阀座结合处的位置开有旁通阀孔；所述的轴向振动器由心轴、上接头、蝶形弹簧、中空活塞、下接头组成；心轴的上端与阀体的下端通过螺纹相连接；上接头的上端与心轴通过花键相连接；上接头的下端与下接头的上端通过螺纹相连接；下接头的下端与过滤接头外壳的上端通过螺纹相连接；心轴的下端安装在上接头和下接头的中空腔内，在下接头的中空腔内，中空活塞通过螺纹连接安装在心轴的下端；蝶形弹簧安装在心轴与下接头之间的中空腔内，安装在心轴的凸缘和下接头的台肩之间；所述的过滤接头由过滤筛、防掉连杆、过滤接头外壳组成；过滤接头外壳的上端与下接头的下端通过螺纹相连接；过滤接头外壳的下端与螺杆马达外壳的上端通过螺纹相连接；过滤筛、防掉连杆安装在过滤接头外壳内；过滤筛安装在防掉连杆的上方；在防掉连杆的上端面上开有圆孔用来增加泥浆流入的流量；在过滤筛上开有过滤孔能够将泥浆中比较大的固体颗粒过滤掉；所述的螺杆马达动力接头由螺杆马达外壳、橡胶定子、转子组成；螺杆马达外壳的上端与过滤接头外壳的下端通过螺纹相连接；螺杆马达外壳的下端与发生器外壳的上端通过螺纹相连接；橡胶定子、转子安装在螺杆马达外壳内；橡胶定子固定安装在螺杆马达外壳的内壁上；转子安装在橡胶定子中；转子的上端和防掉连杆的下端通过螺纹相连接；所述的液力脉冲发生器由发生器外壳、连接器、PDC轴承动环、PDC轴承静环、固定接头组成；发生器外壳的上端与螺杆马达外壳的下端通过螺纹相连接；连接器、PDC轴承动环、PDC轴承静环、固定接头安装在发生器外壳内；连接器的上端与转子的下端通过螺纹相连接；连接器的下端与PDC轴承动环通过螺纹相连接；固定接头的上端与PDC轴承静环通过螺纹相连接；固定接头的下端与发生器外壳通过螺纹相连接；在PDC轴承静环的园周边开有过流孔；转子旋转和偏心振动时，其运动通过连接器直接传递到PDC轴承动环上，从而使流经PDC轴承静环上的过流孔的泥浆过流面积产生循环的变化，从而产生圆周方向上的振动。

本发明与现有的技术相比，可灵活控制泥浆的流量和速度，过滤掉泥浆中较大的固体颗粒，通过轴向振动器产生沿轴向方向上的位移；通过螺杆马达动力接头产生圆周方向的偏心振动力，使液力脉冲发生器的过流面积的变化来产生钻柱沿圆周方向上的脉动，从而有效克服大位移井和水平井钻柱与井壁之间的摩擦阻力、降低钻柱与井壁之间的扭矩，避免卡钻事故的发生，具有大幅度提高钻井效率，降低钻井成本的特点。

附图说明:

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明的连接器部分开有过流通道的结构示意图。