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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115788355A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211481983.6(22)申请日2022.11.24(71)申请人长江大学地址434023湖北省荆州市南环路1号(72)发明人侯作富黄剑贾澳银韩雪莹(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401专利代理师张晓博(51)Int.Cl.E21B33/13(2006.01)E21B28/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种储能式振动固井工具(57)摘要本发明涉及油气井工程技术领域,且公开了一种储能式振动固井工具,包括外壳体,还包括涡轮组件。该储能式振动固井工具,通过外壳体注入水泥并带动涡轮组件旋转、第一驱动轴、第一偏心块旋转、单向离合器、第二驱动轴和第二偏心块旋转,由于第一偏心块和第二偏心块旋转的离心力使得该固井工具产生振动,通过储能装置将第二驱动轴的旋转动能进行储存,并待水泥浆注浆完成后将储存的能量转换为第二驱动轴轴向转动的动能进行释放,实现水泥浆候凝过程中振动,由于单向离合器的单向传动避免第一驱动轴与第二驱动轴同步转动,进而减小能量损耗并改变振动幅度,达到注水泥、水泥浆顶替和候凝全过程中产生振动,并自动调节振动频率及提高胶结质量的效果。CN115788355ACN115788355A权利要求书1/2页1.一种储能式振动固井工具,包括外壳体(1),其特征在于:还包括涡轮组件(2),外壳体(1)的内部设置有涡轮组件(2),外壳体(1)的内部设置有内壳体(3),外壳体(1)的内壁与内壳体(3)的外壁形成流体水泥浆的导流腔,流体水泥浆通过导流腔并带动涡轮组件(2)的活动端旋转,涡轮组件(2)的旋转中心线上设置有延伸至内壳体(3)内的第一驱动轴(4),第一驱动轴(4)上设置有第一偏心块(5),第一驱动轴(4)远离涡轮组件(2)的一端设置有单向离合器(6),单向离合器(6)的输出轴上设置有第二驱动轴(7),第二驱动轴(7)上设置有第二偏心块(8),内壳体(3)内设置有与第二驱动轴(7)传动连接的储能装置(9),储能装置(9)用于将第二驱动轴(7)轴向转动的动能进行储存,并待水泥浆注浆完成后将储存的能量转换为第二驱动轴(7)轴向转动的动能进行释放。2.根据权利要求1所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)用于将第二驱动轴(7)轴向转动的动能转化为电能。3.根据权利要求2所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)包括永磁无刷电机转子(a1)、永磁无刷电机定子(a2)、功率控制模块(a3)和储能电池(a4),第二驱动轴(7)远离单向离合器(6)的一端设置有永磁无刷电机转子(a1),内壳体(3)的内壁且位于永磁无刷电机转子(a1)的外围设置有永磁无刷电机定子(a2),内壳体(3)内设置有与永磁无刷电机定子(a2)电连接的功率控制模块(a3),内壳体(3)内设置有与功率控制模块(a3)电连接的储能电池(a4)。4.根据权利要求1所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)用于将第二驱动轴(7)轴向转动的动能转化为压强势能。5.根据权利要求4所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)包括螺杆(b1)、螺套(b2)、活塞板(b3)和导向杆(b4),螺杆(b1)设置于第二驱动轴(7)远离单向离合器(6)的一端,螺套(b2)设置于螺杆(b1)外并与螺杆(b1)啮合,活塞板(b3)设置于螺套(b2)远离第二驱动轴(7)的一端并与内壳体(3)滑动密封,活塞板(b3)与内壳体(3)内壁形成密闭气压腔室,导向杆(b4)相对于螺杆(b1)平行设置于内壳体(3)上,活塞板(b3)上开设有与导向杆(b4)相适应的导向密封孔。6.根据权利要求1所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)用于将第二驱动轴(7)轴向转动的动能转化为弹性势能。7.根据权利要求6所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)包括限位筒(c1)、活动块(c2)、固定块(c3)和扭簧(c4),限位筒(c1)套接于第二驱动轴(7)上,活动块(c2)沿第二驱动轴(7)轴向滑动安装于限位筒(c1),固定块(c3)固定安装于内壳体(3)内,扭簧(c4)一端与活动块(c2)固定连接,另一端与固定块(c3)固定连接。8.根据权利要求1所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)用于将第二驱动轴(7)轴向转动的动能转化为电能和弹性势能。9.根据权利要求8所述的一种储能式振动固井工具,其特征在于:储能装置(9)包括电机转子(d1)、电机定子(d2)、充放电控制模块(d3)、蓄电池(d4)、行星齿轮组(d5)、十字销轴(d6)、冲击锤