井下涡轮水力振动固井装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN104278964104278964A(43)申请公布日2015.01.14(21)申请号201310272650.7(22)申请日2013.07.01(71)申请人长江大学地址434023湖北省荆州市南环路1号(72)发明人易先中万文妮高德利(74)专利代理机构北京市中实友知识产权代理有限责任公司11013代理人熊成香(51)Int.Cl.E21B28/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称井下涡轮水力振动固井装置(57)摘要本发明涉及一种井下涡轮水力振动固井装置，由涡轮机械振动节、水力机械振动节和引鞋三部分组成，其特征在于支座（2）、涡轮定子（3）、常规涡轮转子（4）、偏心涡轮转子（5）从上往下依次位于涡轮节筒体（1）内；支座（2）和涡轮定子（3）通过螺钉（7）固定在涡轮节筒体（1）上，偏心套（6）通过键连接固定在偏心涡轮转子（5）上；在水力节筒体（8）上开有循环孔（9）；在中空活塞（10）的外圈套装有压缩弹簧（11）；中空活塞（10）的上部由水力节筒体（8）的内上台阶约束，压缩弹簧（11）的下端安装在水力节筒体（8）的内下台阶上。本发明通过调整涡轮的级数和中空活塞的尺寸，可以得到理想的径向和轴向振动叠加，使机械振动装置的振幅可调，具有结构简单、成本低廉、易于制造、使用方便、应用效果好的特点。CN104278964ACN10427896ACN104278964A权利要求书1/1页1.井下涡轮水力振动固井装置，由涡轮机械振动节、水力机械振动节和引鞋三部分组成，其特征在于所述的涡轮机械振动节由涡轮节筒体（1）、支座（2）、涡轮定子（3）、常规涡轮转子（4）、偏心涡轮转子（5）、偏心套（6）、螺钉（7）组成；支座（2）、涡轮定子（3）、常规涡轮转子（4）、偏心涡轮转子（5）从上往下依次位于涡轮节筒体（1）内；支座（2）和涡轮定子（3）通过螺钉（7）固定在涡轮节筒体（1）上，常规涡轮转子（4）和偏心涡轮转子（5）安装在中轴（14）上；偏心套（6）通过键连接固定在偏心涡轮转子（5）上；涡轮节筒体（1）的下端与水力节筒体（8）的上端通过螺纹相连接；所述的水力机械振动节由水力节筒体（8）、中空活塞（10）和压缩弹簧（11）组成；在水力节筒体（8）上开有循环孔（9）；在中空活塞（10）的外圈套装有压缩弹簧（11）；中空活塞（10）的上部由水力节筒体（8）的内上台阶约束，压缩弹簧（11）的下端安装在水力节筒体（8）的内下台阶上；水力节筒体（8）的下端与引鞋（12）的上端通过螺纹相连接；所述的引鞋（12）位于水力节筒体（8）的下端，在引鞋（12）的流体通道中设有单向阀（13）。2.根据权利要求1所述的井下涡轮水力振动固井装置，其特征在于偏心涡轮转子（5）的外轮偏心加工，其上至少开有2个键槽，偏心涡轮转子（5）上至少套有一个偏心套（6）。2CN104278964A说明书1/3页井下涡轮水力振动固井装置技术领域：[0001]本发明涉及一种井下涡轮水力振动固井装置，属石油钻井工具设计技术领域。背景技术：[0002]在石油钻井工程中，固井质量是一项重要的施工质量指标。实验证明，在固井的过程中引入振动，可以提高水泥石强度和水泥浆顶替效率，消除水泥中的气泡，缩短候凝时间，从而提高固井质量。[0003]国内对振动固井装置的研究较多，主要可分为水力脉冲式振动装置、机械式振动固井装置、磁致伸缩式振动装置、压电陶瓷式振动装置、声频振动固井装置以及地面环空水力或空气脉冲振动固井装置，其中以水力脉冲振动固井装置应用最为广泛。[0004]井下机械振动固井装置主要以涡轮振动固井为主，利用钻井液提供动力，在涡轮转子上配上环形的偏心块以达到振动的目的，结构可靠简单。它分为两个单元，一个单元由正常的定子和转子组成，使装置产生转动，另一个单元的转子上带有偏心块，转动过程中由于偏心块的作用使装置发生振动。装置的核心在偏心块上，但目前的偏心块的结构都相当简单，大多为环形或者∏形，可以达到的振动功能依然有限。[0005]随着固井精确度的提高，将要求振动波更为复杂可控。现有的涡轮振动固井装置中，其偏心块结构单一，可控性差，主要以生成径向振动为主，水力脉冲固井装置只产生轴向振动，且振动幅值大多不可控制。当要获得精确的振动效果时，目前的振动装置还存在着很大的局限性。发明内容：[0006]为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种井下涡轮水力振动固井装置，通过设置偏心涡轮和中空活塞，可以得到理想的径向和轴向振动叠加，使机械振动装置的振幅可调，具有结构简单、成本低廉、易于制造、使用方便、应用效果好的特点。[0007]本发明是通