一种旁通孔式的动力短节总成及水力振荡器的制作方法

本申请涉及石油钻采，具体涉及一种旁通孔式的动力短节总成及水力振荡器。

背景技术：

1、随着石油勘探技术发展，为提升开采率、增加油气田产量，适应开采难度大具有复杂井身结构的水平井、侧向井、大位移井以及多分支水平井，此类井由于井眼轨迹复杂、钻柱与井壁岩石间摩擦力较大，使得钻井过程中钻柱会出现托压、卡钻的现象，钻井效率低，开发周期长，尤其在滑动钻进过程中，钻柱与井壁岩石处于相对静止状态，静摩擦力远比动摩擦力大，这增加了钻柱下放阻力，使得通过钻柱施加到钻头上的钻压减少，从而导致机械钻速较低、钻井周期变长、钻井成本增加，严重制约了水平井、侧向井、大位移井的发展。

2、为解决因钻柱与井壁摩擦力过大带来的诸多问题，国内外对钻柱振动减阻技术进行了大量研究，研制出了涡轮水力振荡器。水力振荡器包含动力短节总成和振荡短节总成，振荡短节总成安装于动力短节总成顶端，动力短节总成用于产生压力差，振荡短节总成用于将压力差转化为振动。水力振荡器的动力短节总成如图1到图6所示，高压液体从水力振荡器入口进入，经敞口上静套3流入涡轮组(涡轮定子6和涡轮转子5组成涡轮组)，涡轮组驱动原转子轴7旋转，原转子轴7下端加工了一个偏心孔，与带有偏心孔的单孔静阀片9接触，单孔静阀片9承受原转子轴7和涡轮组产生的轴向力。随着原转子轴7的旋转，原转子轴7下端的偏心孔和单孔静阀片9上的偏心孔会形成过流面积变化的通道，从而产生压力波动。

3、但是，由于原转子轴7上端的压力比下端的压力高很多，原转子轴7会产生很大的向下轴向力，原转子轴7下端和单孔静阀片9之间的摩擦力也会非常大，大摩擦力不仅会导致原转子轴7越转越慢甚至无法转动，还会导致单孔静阀片9的使用寿命大大缩短。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种旁通孔式的动力短节总成及水力振荡器，使得转子轴不产生轴向力或者产生很小的轴向力，减小转子轴下端和静阀片之间的摩擦力。

2、为达到以上目的，采取的技术方案是：一种旁通孔式的动力短节总成，动力短节总成包括帽形上静套和旁通转子轴，所述帽形上静套隔开旁通转子轴的顶口和高压水流：所述旁通转子轴设置旁通流道，所述旁通流道连通旁通转子轴上部和旁通转子轴的底端面。

3、在上述技术方案的基础上，所述旁通转子轴包含隔开的中空上部和中空下部，所述旁通流道的顶端开口连通于中空上部，其底端开口开设于旁通转子轴的圆周面，且底端开口邻近于旁通转子轴的底端面；所述帽形上静套包含向上延伸设置的帽盖，所述帽盖将中空上部开口和高压水流隔开。

4、在上述技术方案的基础上，所述旁通转子轴还包含横隔段，所述横隔段将中空上部和中空下部隔开，所述旁通流道设置于中空下部侧壁，且旁通流道相对侧的侧壁开设圆孔；所述旁通流道的顶端开口设置于横隔段。

5、在上述技术方案的基础上，所述动力短节总成还包含多孔静阀片，其偏心孔四周设置若干辅助连通孔；所述辅助连通孔邻近于旁通转子轴的底端面，且连通旁通流道的底端开口。

6、在上述技术方案的基础上，所述动力短节总成还包含下动套和隔断下静套，所述下动套固定套设于中空下部，所述隔断下静套套设于下动套；所述下动套和隔断下静套组成隔断上方高压区和下方低压区的滑动轴承。

7、在上述技术方案的基础上，所述隔断下静套和多孔静阀片之间形成环形通道，所述旁通流道的底端开口连通至环形通道，所述环形通道连通所有的辅助连通孔。

8、本申请还公开了一种水力振荡器，包含：

9、上述动力短节总成；

10、振荡短节总成，其安装于所述动力短节总成的上接头上方；所述振荡短节总成将动力短节总成的旁通转子轴底端偏心孔与静阀片的偏心孔的匹配面积不断变化产生的压力差，转化为振动。

11、在上述技术方案的基础上，所述旁通转子轴包含隔开的中空上部和中空下部，所述旁通流道的顶端开口连通于中空上部，其底端开口开设于旁通转子轴的圆周面，且底端开口邻近于旁通转子轴的底端面；

12、所述帽形上静套包含向上延伸设置的帽盖，所述帽盖将中空上部开口和高压水流隔开。

13、在上述技术方案的基础上，所述旁通转子轴还包含横隔段，所述横隔段将中空上部和中空下部隔开，所述中空下部侧壁设置旁通流道，且旁通流道相对侧的侧壁开设圆孔；所述旁通流道的顶端开口设置于横隔段。

14、在上述技术方案的基础上，所述动力短节总成还包含多孔静阀片，其偏心孔四周设置若干辅助连通孔；所述辅助连通孔邻近于旁通转子轴的底端面，且连通旁通流道的底端开口；所述动力短节总成还包含下动套和隔断下静套，所述下动套固定套设于中空下部，所述隔断下静套套设于下动套；所述下动套和隔断下静套组成隔断上方高压区和下方低压区的滑动轴承。

15、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

16、本申请的旁通孔式的动力短节总成及水力振荡器，动力短节总成结构简单，相对于从公知的结构，仅对少量零件进行了改进优化，改进后的结构，帽形上静套的帽盖隔断了旁通转子轴中空上部和高压水流，使得中空上部内部依旧是低压区；而旁通流道连通了中空上部内部、旁通转子轴底端面和辅助连通孔，使得这三个区域都属于低压区，大大减小了旁通转子轴向下的轴向力，使得旁通转子轴不产生轴向力或者产生很小的轴向力，进一步减小了旁通转子轴下端面和多孔静阀片之间的摩擦力，增大了多孔静阀片的使用寿命。

技术特征：

1.一种旁通孔式的动力短节总成，其特征在于，包括帽形上静套(12)和旁通转子轴(13)，所述帽形上静套(12)隔开旁通转子轴(13)的顶口和高压水流，所述旁通转子轴(13)设置旁通流道(131)，所述旁通流道(131)连通旁通转子轴(13)上部和旁通转子轴(13)的底端面。

2.如权利要求1所述的一种旁通孔式的动力短节总成，其特征在于：所述旁通转子轴(13)包含隔开的中空上部(132)和中空下部(133)，所述旁通流道(131)的顶端开口连通于中空上部(132)，其底端开口开设于旁通转子轴(13)的圆周面，且底端开口邻近于旁通转子轴(13)的底端面；

3.如权利要求2所述的一种旁通孔式的动力短节总成，其特征在于：所述旁通转子轴(13)还包含横隔段(134)，所述横隔段(134)将中空上部(132)和中空下部(133)隔开，所述旁通流道(131)设置中空下部(133)侧壁，且旁通流道(131)相对侧的侧壁开设圆孔；所述旁通流道(131)的顶端开口设置于横隔段(134)。

4.如权利要求1所述的一种旁通孔式的动力短节总成，其特征在于：所述动力短节总成还包含多孔静阀片(15)，其偏心孔四周设置若干辅助连通孔(151)；所述辅助连通孔(151)邻近于旁通转子轴(13)的底端面，且连通旁通流道(131)的底端开口。

5.如权利要求1所述的一种旁通孔式的动力短节总成，其特征在于：所述动力短节总成还包含下动套(17)和隔断下静套(14)，所述下动套(17)固定套设于中空下部(133)，所述隔断下静套(14)套设于下动套(17)；所述下动套(17)和隔断下静套(14)组成隔断上方高压区和下方低压区的滑动轴承。

6.如权利要求5所述的一种旁通孔式的动力短节总成，其特征在于：所述隔断下静套(14)和多孔静阀片(15)之间形成环形通道，所述旁通流道(131)的底端开口连通至环形通道，所述环形通道连通所有的辅助连通孔(151)。

7.一种水力振荡器，其特征在于，包含：

8.如权利要求7所述的一种水力振荡器，其特征在于：

9.如权利要求8所述的一种水力振荡器，其特征在于：所述旁通转子轴(13)还包含横隔段(134)，所述横隔段(134)将中空上部(132)和中空下部(133)隔开，所述中空下部(133)侧壁设置旁通流道(131)，且旁通流道(131)相对侧的侧壁开设圆孔；所述旁通流道(131)的顶端开口设置于横隔段(134)。

10.如权利要求7所述的一种水力振荡器，其特征在于：所述动力短节总成还包含多孔静阀片(15)，其偏心孔四周设置若干辅助连通孔(151)；所述辅助连通孔(151)邻近于旁通转子轴(13)的底端面，且连通旁通流道(131)的底端开口；

技术总结
本申请公开了一种旁通孔式的动力短节总成及水力振荡器，涉及石油钻采技术领域，其包括：动力短节总成包括帽形上静套和旁通转子轴，所述帽形上静套隔开旁通转子轴的顶口和高压水流：所述旁通转子轴设置旁通流道，所述旁通流道连通旁通转子轴上部和旁通转子轴的底端面。本申请的动力短节总成及水力振荡器，使得转子轴不产生轴向力或者产生很小的轴向力，减小转子轴下端和静阀片之间的摩擦力。

技术研发人员：常永忠,龙静,肖平
受保护的技术使用者：中石化江钻石油机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14