[发明专利]压力脉冲实现二次冲击的振荡器

说明书

压力脉冲实现二次冲击的振荡器。本发明公开了一种用于石油钻井等领域中的利用钻井液和弹簧产生纵向冲击的井下工具，其技术方案是：上接头、定位短节、壳体和下接头依次通过螺纹连接；上阀座位于壳体和阀芯之间，通过定位套筒A进行轴向定位和周向定位；上阀座弹簧位于阀芯外部的环空内，通过上阀座和阀芯上端的台阶实现轴向定位；三根轨道销钉从上阀座上三个径向圆孔穿过并与阀芯外表面的键槽配合实现阀芯的周向定位；上支撑座和下支撑座通过螺纹连接，通过定位套筒B和壳体实现轴向定位；下阀体位于下接头内部，通过下阀体弹簧和壳体实现轴向定位。本发明能够有效降低水平井、定向井和垂直井中井下钻具与井筒的摩擦，解决钻井作业中的施压问题，延长钻具寿命，提高钻井效率。

技术领域

本发明涉及一种用于石油钻井、矿山开采、地质钻探等领域中具轴向冲击作用的井下工具。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的不断发展，国家对石油、天然气的需求也大幅度增加，所以对石油、天然气的开发也逐渐增多。在钻井过程中，钻柱与井筒之间往往会产生摩擦。特别是在水平井段中，由于水平井段长和井底净化效果差等原因，造成井筒与钻柱之间的摩擦会大大高于垂直井和定向井所产生的摩擦。随着摩擦的增加，使得钻压不能有效地传递到钻头，这会对钻头产生非常大的影响，会导致钻进速度大大下降，还会增加对钻柱和钻头的磨损，严重时甚至会发生卡钻等井下事故，为钻井作业的施工带来极大的安全隐患，导致生产效率降低。

大多数轴向振动工具需要借助外部动力产生周期性压力脉冲，比如井下动力钻具和涡轮钻具。这类井下工具会增加井下作业的费用以及井下操作的复杂性，基于此，本文提出压力脉冲实现二次冲击的振荡器，利用钻井液的压力和弹簧的弹力来产生纵向冲击，实现钻柱的轴向振动，缓解托压效应，以达到减小井下钻具与井筒的摩擦的目的，从而使钻压更为有效地传递到井底，进而延长井下工具的寿命，提高钻井的效率。

发明内容

本发明的目的是：为了解决在水平井以及斜井中钻柱与井筒摩擦阻力大，钻压无法有效传递到井底的问题，特提供一种将钻井液压力转化为钻柱轴向冲击作用的井下工具。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的压力脉冲实现二次冲击的振荡器由上接头、定位短节、定位套筒A、阀芯、上阀体弹簧、轨道销钉、上阀座、定位套筒B、阀芯头、上支撑座、下支撑座、壳体、下阀体、下阀体弹簧、弹簧座、下接头组成。其特征在于上接头、定位短节、壳体和下接头依次通过螺纹连接；定位短节位于上接头和壳体之间，其上端内表面开有花键键槽；定位套筒A上端的外表面和下端的内表面都开有花键键槽，它位于定位短节和阀芯之间，并通过上接头和上阀座进行轴向定位，通过定位短节上的花键进行周向定位；上阀体弹簧位于阀芯和定位套筒A之间；上阀座位于壳体和阀芯之间，通过定位套筒A进行轴向定位，并通过定位套筒A上的花键进行周向定位，上阀座在径向开有三个相互间隔120°均匀分布的圆孔，并在上阀座下端沿轴向方向上设置6个相互间隔60°均匀分布的盲孔，与之对应再沿径向方向上从内向外开6个相互间隔60°均匀分布的通孔，通孔连通主流道和轴向方向上6个相互间隔60°均匀分布的盲孔；阀芯位于压力脉冲实现二次冲击的振荡器的最内侧，阀芯上端台阶处开有通流花键；三个轨道销钉从上阀座上三个径向圆孔穿过并与阀芯外表面的Y形键槽配合，实现阀芯的周向定位；阀芯头与阀芯通过螺纹连接；定位套筒B位于阀芯和壳体之间，通过上阀座实现轴向定位；上支撑座和下支撑座通过螺纹连接，并通过定位套筒B和壳体实现轴向定位；下阀体位于下接头内部，通过下阀体弹簧和壳体实现轴向定位，在下阀体下端径向沿轴向方向设置有4个等距离的通孔；弹簧位于下阀体和下接头之间，通过下阀体和弹簧座实现轴向定位；弹簧座位于下阀体和下接头之间，通过下接头实现轴向定位。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：(1)压力脉冲实现二次冲击的振荡器能够提供一个稳定的周期性高频二次轴向冲击力；(2)高频的轴向冲击有效地克服了井下钻具与井筒的摩擦力，实现井口钻压的有效传递，提高机械钻速，同时因为工具本身的振动，防止钻具长时间贴在下井壁上，从而避免了粘卡等井下事故的发生。

附图说明