一種水力振蕩器的制作方法

本實用新型涉及鉆井工具技術領域，特別是一種水力振蕩器。

背景技術：

目前油田鉆井已從原來的定向井逐漸向水平井發(fā)展，由于鉆具在加壓過程中使鉆具在水平鉆進過程中向下側井壁貼近，造成鉆具在鉆進過程中摩擦過大，嚴重影響鉆進，甚至造成鉆具脫壓不能加壓到鉆頭。降低摩阻、減少常規(guī)鉆井卡鉆事故，增加動鉆壓、提高常規(guī)鉆井的效率是當前鉆井工程中迫切需要解決的問題。研究發(fā)現鉆具通過泥漿時可造成泥漿壓力大小變化，從而引起該鉆具規(guī)律性的振蕩，進而使鉆具在鉆進過程中產生振蕩，可達到減少鉆具在鉆進過程的阻力，從而達到鉆具提速的效果。

目前鉆井主要通過復合鉆進和井下動力工具滑動鉆進兩種鉆進方式。由于這些復雜結構沿程水力損耗增大, 井底鉆頭可用水馬力相當低, 一般都是靠鉆柱自身重量向鉆頭施加鉆壓破碎巖石。然而在大斜度井、大位移井及水平井的鉆井施工中，這些傳統(tǒng)的加壓方式受到一定的限制，其存在的主要問題是：

1、由于井斜較大，鉆柱自身重量在井眼方向的分量小或近似為零，很難滿足預先設計的鉆壓；

2、水平井中，由于鉆柱自身重量對井壁的正壓力大，增大了鉆具在井壁上的摩阻，從而制約了向鉆頭上施加有效的鉆壓；

3、對于水平井，由于施工的水平段越來越長，然而在井斜大的井段施工過程中，往往會出現托壓、粘卡等現象；

4、對于復合鉆進、尤其是在井下動力工具滑動鉆進過程中，無法保證給鉆頭施加真實、有效的鉆壓，嚴重影響全井平均機械鉆速及鉆井周期。

以上問題的出現，都將會導致泥漿振蕩幅度小，容易產生沉積，最終出現鉆具卡滯現象。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點，提供了一種振蕩效果好的水力振蕩器。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：一種水力振蕩器，包括心軸、上接頭、碟簧、心軸中接頭、心軸下接頭、螺桿泵、盤閥組、外筒和下接頭，心軸為中空圓柱體結構，心軸插入上接頭內，心軸中部設有碟簧，碟簧上端頂住心軸的凹型邊緣，下端由心軸中接頭的上端壓緊，心軸中接頭能夠上下移動，心軸中接頭的下端安裝有活塞，心軸下接頭設在心軸底部，所述外筒由上套筒和下套筒組成，上套筒與下套筒通過連接短節(jié)的螺紋固定連接，上套筒套裝心軸的外側，所述螺桿泵安裝在連接短節(jié)內，螺桿泵的輸出端上安裝有堵頭，并通過卡子與轉子的上端固定連接，轉子的外側套裝有定子，定子固定在下套筒的內壁上，轉子的下端與萬向軸的上端連接，萬向軸的下端與所述盤閥組連接，下接頭通過螺紋與外筒連接。

所述心軸與上接頭通過第一密封圈密封。

所述萬向軸包括輸出動力接頭、活節(jié)、球座、鋼球和連桿，連桿的兩端對稱固定有活節(jié)，活節(jié)內部設有球座，球座內裝有鋼球，在活節(jié)的端部還固定有輸出動力接頭，位于上部的輸出動力接頭與轉子的下端連接，位于下部的輸出動力接頭與盤閥組連接。

所述盤閥組包括過流盤和流量調節(jié)盤，過流盤與萬向軸的下端通過螺紋連接，過流盤與流量調節(jié)盤通過軸承和卡套固定。

所述的過流盤包括過流盤底板、過流孔和環(huán)形凸起，過流盤底板為圓環(huán)形結構，過流盤底板的板面上沿周向設置有多個過流孔，過流盤底板的中部設有環(huán)形凸起，所述的流量調節(jié)盤為圓環(huán)形結構，流量調節(jié)盤上沿軸向設置有多個調節(jié)孔。

多個過流孔的軸線所在的圓柱面與多個調節(jié)孔的軸線所在的圓柱面為同一圓柱面。

流量調節(jié)盤內側還安裝有第二密封圈，第二密封圈、過流盤和流量調節(jié)盤形成一個密閉的環(huán)狀腔體，軸承安裝在該腔體內。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、在鉆井液的作用下，螺桿泵轉動，帶動過流盤轉動，而流量調節(jié)盤固定，處于相對靜止的狀態(tài)，從而使得過流盤與流量調節(jié)盤上的孔的大小發(fā)生周期性變化，從而形成一定幅度的周期性脈沖壓力波，當壓力升高時，鉆井液作用于活塞，壓縮碟簧推動心軸向上運動，壓力降低時，碟簧釋放能量，使心軸向下運動，從而產生往復運動，提供振動能量，有效改善摩擦阻力，提高鉆井的機械鉆速。

2、螺桿泵只要有流量，泵就能轉動，在過流盤與流量調節(jié)盤間只有流量大小的變化，不會產生斷流，因此螺桿泵可以不停的轉動。鉆井液壓降能量損失小，螺桿泵可以充分利用鉆井液能量，達到更好的振蕩效果。

附圖說明

圖1 為本實用新型的結構示意圖；

圖2 為過流盤的俯視結構示意圖；

圖3 為流量調節(jié)盤的俯視結構示意圖；

圖中：1-心軸，2-第一密封圈，3-上接頭，4-碟簧，5-心軸中接頭，6-活塞，7-心軸下接頭，8-連接短節(jié)，9-堵頭，10-卡子，11-轉子，12-定子，13-外筒，14-輸出動力接頭，15-活節(jié)，16-球座，17-鋼球，18-連桿，19-過流盤，20-過流孔，21-第二密封圈，22-軸承，23-流量調節(jié)盤，24-卡套，25-下接頭，26-過流盤底板，27-調節(jié)孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的描述，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種水力振蕩器，包括心軸1、上接頭3、碟簧4、心軸中接頭5、心軸下接頭7、螺桿泵、盤閥組、外筒13和下接頭25，心軸1為中空圓柱體結構，心軸1插入上接頭3內，心軸1中部設有碟簧4，碟簧4上端頂住心軸1的凹型邊緣，下端由心軸中接頭5的上端壓緊，心軸中接頭5能夠上下移動，心軸中接頭5的下端安裝有活塞6，心軸下接頭7設在心軸1底部，所述外筒13由上套筒和下套筒組成，上套筒與下套筒通過連接短節(jié)8的螺紋固定連接，上套筒套裝心軸1的外側，所述螺桿泵安裝在連接短節(jié)8內，螺桿泵的輸出端上安裝有堵頭9，并通過卡子10與轉子11的上端固定連接，轉子11的外側套裝有定子12，定子12固定在下套筒的內壁上，轉子11的下端與萬向軸的上端連接，萬向軸的下端與所述盤閥組連接，下接頭25通過螺紋與外筒13連接。

所述心軸1與上接頭3通過第一密封圈2密封。

所述萬向軸包括輸出動力接頭14、活節(jié)15、球座16、鋼球17和連桿18，連桿18的兩端對稱固定有活節(jié)15，活節(jié)15內部設有球座16，球座16內裝有鋼球17，在活節(jié)15的端部還固定有輸出動力接頭14，位于上部的輸出動力接頭14與轉子11的下端連接，位于下部的輸出動力接頭14與盤閥組連接。

所述盤閥組包括過流盤19和流量調節(jié)盤23，過流盤19與萬向軸的下端通過螺紋連接，過流盤19與流量調節(jié)盤23通過軸承22和卡套24固定。

如圖2和圖3所示，所述的過流盤19包括過流盤底板26、過流孔20和環(huán)形凸起28，過流盤底板26為圓環(huán)形結構，過流盤底板26的板面上沿周向設置有多個過流孔20，過流盤底板26的中部設有環(huán)形凸起28，所述的流量調節(jié)盤23為圓環(huán)形結構，流量調節(jié)盤23上沿軸向設置有多個調節(jié)孔27。

多個過流孔20的軸線所在的圓柱面與多個調節(jié)孔27的軸線所在的圓柱面為同一圓柱面。

流量調節(jié)盤23內側還安裝有第二密封圈21，第二密封圈21、過流盤19和流量調節(jié)盤23形成一個密閉的環(huán)狀腔體，軸承22安裝在該腔體內。

本實用新型的工作原理是：鉆井液通過心軸1的中孔流向螺桿泵，驅動轉子11轉動，由萬向軸調節(jié)輸出穩(wěn)定扭矩，高速旋轉使過流盤19旋轉，流量調節(jié)盤23固定，過流盤19的過流孔20與流量調節(jié)盤23的調節(jié)孔27周期性聯(lián)通和封閉，其過流面積會發(fā)生周期性變化，從而形成一定幅度的周期性脈沖壓力波，當壓力升高時，鉆井液作用于活塞6，壓縮碟簧4推動心軸1向上運動，壓力降低時，碟簧4釋放能量，使心軸1向下運動，從而產生往復運動，提供振動能量，有效改善摩擦阻力，提高鉆井的機械鉆速。螺桿泵只要有流量，泵就能轉動，使得過流盤19與流量調節(jié)盤23上的孔的大小發(fā)生周期性變化，產生振蕩現象，鉆井液壓降能量損失小，可以充分利用鉆井液能量，具有較好的振蕩效果。