一种水力振动脉冲发生器的制作方法

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1.本实用新型涉及石油天然气钻探技术领域，特别涉及一种水力振动脉冲发生器。


背景技术：

2.在石油天然气钻井的过程中，利用钻井液的水力能量使得井下钻具沿井眼轴向产生高频振动，达到降低钻具托压或钻具摩阻的做法，已成为目前钻井领域不可或缺的手段之一。“水力振荡器”就是其代表工具之一，其结构特点主要由“振动器”和“脉冲发生器”两部分构成。“振动器”的原理和结构相对简单，人们将研究的突破点大都集中在了“脉冲发生器”上，即如何产生“连续脉冲压力波”。但到目前为止，无论是采用单头螺杆方式还是采用涡轮方式产生的“连续脉冲压力波”其系统本身都要有一定的压力损耗，即“系统内耗”，而这个系统内秏将会引起钻井循环系统的泵压增加，从而使得地面动力设备功耗增加，钻井泵易损件增加，钻井成本增高，钻井延伸能力也大大受到限制。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种水力振动脉冲发生器，该装置实现了在不增加钻井循环系统压力损耗的前提下，能够产生连续脉冲压力波，延伸钻井能力，降低钻井成本。克服了现有脉冲发生器本身都要有一定的压力损耗，引起钻井循环系统的泵压增加，使得地面动力设备功耗增加，钻井泵易损件增加，钻井成本增高，钻井延伸能力也大大受到限制的不足。
4.本实用新型所采取的技术方案是：一种水力振动脉冲发生器，包括本体；所述本体下端连接压紧接头，本体上端内壁连接脉冲水眼滑套，脉冲水眼滑套下端固定连接有脉冲水眼上体，脉冲水眼上体下端对应接触设置脉冲水眼下体，脉冲水眼上体和脉冲水眼下体上均开有中心过流孔道，脉冲水眼上体上周向均匀开有多个间歇泄流孔，脉冲水眼下体周向相对应开有与脉冲水眼上体同样数量的间歇泄流孔，脉冲水眼下体上的间歇泄流孔能够与脉冲水眼上体上的相应的间歇泄流孔完全对应连通，脉冲水眼下体下端与中空的传动轴相固定连接，传动轴外侧与本体内侧之间安装有角接触推力轴承，传动轴下端螺纹连接柔性传动轴，柔性传动轴上端为母接头结构，所述母接头结构下端侧壁周向均匀开有多个钻井流体过流孔，所述母接头结构底端封闭，钻井流体过流孔将母接头结构内部和柔性传动轴与压紧接头之间环空相连通，柔性传动轴下端与防掉芯轴通过花键插接，防掉芯轴下端设计有连接螺纹。
5.本体上端内壁通过螺纹与脉冲水眼滑套上端外壁相连接。
6.本体上端内壁设计为内六方结构，脉冲水眼滑套上端外壁设计为外六方结构，脉冲水眼滑套外壁的外六方结构与本体上端内壁的内六方结构相匹配安装连接。
7.脉冲水眼滑套下端外壁螺纹连接上脉冲水眼压紧帽，上脉冲水眼压紧帽下端套装在脉冲水眼上体外侧，上脉冲水眼压紧帽的内壁压紧台阶面与脉冲水眼上体外壁凸台相匹配，上脉冲水眼压紧帽通过内壁压紧台阶面将脉冲水眼上体压紧固定在脉冲水眼滑套下
端；传动轴上端螺纹连接下脉冲水眼压紧帽，下脉冲水眼压紧帽上端套装在脉冲水眼下体外侧，下脉冲水眼压紧帽的内壁压紧台阶面与脉冲水眼下体外壁凸台相匹配，下脉冲水眼压紧帽通过内壁压紧台阶面将脉冲水眼下体压紧固定在传动轴上端。
8.上脉冲水眼压紧帽内壁通过密封圈与脉冲水眼上体之间密封，上脉冲水眼压紧帽外壁通过密封圈与本体内壁之间密封，下脉冲水眼压紧帽内壁通过密封圈与脉冲水眼下体之间密封，下脉冲水眼压紧帽外壁通过密封圈与本体内壁之间密封。
9.角接触推力轴承的角接触推力轴承内圈安装在传动轴外壁端面与柔性传动轴上端面之间，角接触推力轴承外圈安装在本体内壁顶紧端面与压紧接头上端面之间。
10.柔性传动轴采用钛合金材料制成。
11.柔性传动轴上端为母接头结构，柔性传动轴中部采用万向轴结构，柔性传动轴的万向轴结构上端与上述母接头结构下端相连接。
12.脉冲水眼上体和脉冲水眼下体采用硬质合金材料或陶瓷材料制成。
13.间歇泄流孔的数量为2
‑
10个，中心过流孔道直径为14
‑
32mm。
14.本实用新型的有益效果是：本实用新型实现了在不增加钻井循环系统压力损耗的前提下，能够产生连续脉冲压力波，延伸钻井能力，降低钻井成本。
附图说明：
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
16.图1为本实用新型的结构示意图。
17.图2为本体的结构示意图。
18.图3为图2的a
‑
a向示意图。
19.图4为压紧接头的结构示意图。
20.图5为上脉冲水眼压紧帽和下脉冲水眼压紧帽的结构示意图。
21.图6为图5的b
‑
b向示意图。
22.图7为脉冲水眼上体上的间歇泄流孔示意图。
23.图8为柔性传动轴与防掉芯轴连接示意图。
24.图9为柔性传动轴与防掉芯轴的结构示意图。
25.图10为图9的c
‑
c向示意图。
具体实施方式：
26.如图1、图2、图4、图8、图9所示，一种水力振动脉冲发生器，包括本体1；所述本体1下端连接压紧接头2，本体1上端内壁连接脉冲水眼滑套10，脉冲水眼滑套10下端固定连接有脉冲水眼上体11a，脉冲水眼上体11a下端对应接触设置脉冲水眼下体11b，如图7所示，脉冲水眼上体11a和脉冲水眼下体11b上均开有中心过流孔道13，脉冲水眼上体11a上周向均匀开有多个间歇泄流孔12，脉冲水眼下体11b周向相对应开有与脉冲水眼上体11a同样数量的间歇泄流孔12，脉冲水眼下体11b上的间歇泄流孔12能够与脉冲水眼上体11a上的相应的间歇泄流孔12完全对应连通，脉冲水眼下体11b下端与中空的传动轴3相固定连接，传动轴3外侧与本体1内侧之间安装有角接触推力轴承，传动轴3下端螺纹连接柔性传动轴8，柔性传动轴8上端为母接头结构，所述母接头结构下端侧壁周向均匀开有多个钻井流体过流孔14，
所述母接头结构底端封闭，钻井流体过流孔14将母接头结构内部和柔性传动轴8与压紧接头2之间环空相连通，如图10所示，柔性传动轴8下端与防掉芯轴9通过花键插接，防掉芯轴9下端设计有连接螺纹。
27.本体1上端内壁通过螺纹与脉冲水眼滑套10上端外壁相连接。
28.如图3、图6所示，所述本体1上端内壁设计为内六方结构，脉冲水眼滑套10上端外壁设计为外六方结构，脉冲水眼滑套10外壁的外六方结构与本体1上端内壁的内六方结构相匹配安装连接。
29.如图5所示，所述脉冲水眼滑套10下端外壁螺纹连接上脉冲水眼压紧帽4，上脉冲水眼压紧帽4下端套装在脉冲水眼上体11a外侧，上脉冲水眼压紧帽4的内壁压紧台阶面与脉冲水眼上体11a外壁凸台相匹配，上脉冲水眼压紧帽4通过内壁压紧台阶面将脉冲水眼上体11a压紧固定在脉冲水眼滑套10下端；传动轴3上端螺纹连接下脉冲水眼压紧帽5，下脉冲水眼压紧帽5上端套装在脉冲水眼下体11b外侧，下脉冲水眼压紧帽5的内壁压紧台阶面与脉冲水眼下体11b外壁凸台相匹配，下脉冲水眼压紧帽5通过内壁压紧台阶面将脉冲水眼下体11b压紧固定在传动轴3上端。
30.上脉冲水眼压紧帽4内壁通过密封圈与脉冲水眼上体11a之间密封，上脉冲水眼压紧帽4外壁通过密封圈与本体1内壁之间密封，下脉冲水眼压紧帽5内壁通过密封圈与脉冲水眼下体11b之间密封，下脉冲水眼压紧帽5外壁通过密封圈与本体1内壁之间密封。
31.角接触推力轴承的角接触推力轴承内圈7安装在传动轴3外壁端面与柔性传动轴8上端面之间，角接触推力轴承外圈6安装在本体1内壁顶紧端面与压紧接头2上端面之间。
32.柔性传动轴8采用钛合金材料制成。
33.柔性传动轴8上端为母接头结构，柔性传动轴8中部采用万向轴结构，柔性传动轴8的万向轴结构上端与上述母接头结构下端相连接。
34.脉冲水眼上体11a和脉冲水眼下体11b采用硬质合金材料或陶瓷材料制成。
35.间歇泄流孔12的数量为2
‑
10个，中心过流孔道13直径为14
‑
32mm。
36.使用时，本实用新型的防掉芯轴9与螺杆钻具的转子上端母螺纹连接，压紧接头2下端的螺纹与螺杆钻具的外壳连接，本体1上端与钻杆连接。
37.当钻井泵开泵后，钻井流体使得螺杆钻具中的转子开始转动，螺杆转子便带动防掉芯轴9、柔性传动轴8、传动轴3、角接触推力轴承内圈7以及脉冲水眼下体11b一起转动。脉冲水眼上体11a和脉冲水眼滑套10由于是通过上脉冲水眼压紧帽4连接在一起的，且脉冲水眼滑套10被固定到本体1上，不能形成转动。因此，脉冲水眼上体11a与脉冲水眼下体11b便产生了相对转动。当脉冲水眼上体11a上的间歇泄流孔12与脉冲水眼下体11b上的间歇泄流孔12重合时，此时出现了最大过流面积，钻井流体循环压力也随之出现最小值。反之，当脉冲水眼上体11a、脉冲水眼下体11b上的间歇泄流孔12相背时(完全不重合状态)，此时的过流面积就是中心过流孔道13的面积，即出现过流面积最小值，此时循环压力升高。如此往复，便在钻杆水眼流道中出现了连续的脉冲压力波。这个连续脉冲压力波上传到上部连接的“振动器”中，钻具便产生了沿井眼轴向方向的高频振动。钻具振动的频率与螺杆钻具的转速和脉冲水眼上体11a、脉冲水眼下体11b上的间歇泄流孔12数量成正比，压力波的峰值与脉冲水眼上体11a、脉冲水眼下体11b上的中心过流孔道13直径成反比。
38.由于该连续脉冲压力波的产生动力是来源于钻井中自带的螺杆钻具，因此，就取
消了目前需要单独设计使用“单头螺杆”或者“涡轮”作为脉冲压力波动力源而产生的额外压力损耗，整个循环系统压力大幅度降低，钻井成本降低，钻井延伸能力提高。
39.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。