一种装配式涡轮驱动振动固井工具的制作方法

本发明涉及一种装配式涡轮驱动振动固井工具，属于油气井工程。

背景技术：

1、深水固井作业是深水油气勘探开发过程中最为关键的部分之一，固井效率及质量直接影响着作业周期和作业安全。复杂作业工况下固井质量低问题十分突出。但现有振动固井工具存在结构复杂、作业工序复杂、振动损耗大等缺陷，都可能在深水固井作业过程中造成安全事故。因此，需要根据深水工况下振动固井工具的工作环境及作业参数，基于现有工具方案的原理，对振动固井工具结构进行创新设计，使工具具备径向振动解卡、轴向降阻减扭功能和结构简单、便于装配、内部可钻等优点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种深水装配式涡轮驱动振动固井工具，该工具可以降低复杂工况下固井作业事故发生率，提高固井质量，保障作业安全快捷；同时，该工具有结构简单、振动稳定、便于装配制造、工作寿命长和适用性强等优点。

2、本发明提供的深水装配式涡轮驱动振动固井工具，包括串联于主轴上的振动短节和划眼短节；其中：

3、所述划眼短节为具有v形齿状硬块的旋转引鞋；

4、所述振动短节包括轴向振动短节和径向振动短节；

5、所述轴向振动短节和所述径向振动短节分别包括驱动短节和振动发生短节；

6、所述驱动短节包括装于所述主轴上的承托盘a和涡轮，

7、所述振动发生短节包括轴向振动发生短节和径向振动发生短节，所述轴向振动发生短节包括装于所述主轴上的承托盘b和挡板，所述径向振动发生短节包括装于所述主轴上的承托盘b和带偏心块涡轮。

8、本发明涡轮驱动振动固井工具中，所述振动短节还包括上开槽内衬、中间内衬和下开槽内衬，用于所述承托盘a和所述承托盘b的限位。

9、本发明涡轮驱动振动固井工具中，所述涡轮、所述挡板和所述带偏心块涡轮通过平键与所述主轴连接，实现同步旋转。

10、本发明涡轮驱动振动固井工具中，所述振动短节通过两端的石墨无油衬套限制内部零件的轴向位移。

11、本发明涡轮驱动振动固井工具中，所述承托盘b、所述挡板和所述带偏心块涡轮均通过轴套限制位移。

12、本发明涡轮驱动振动固井工具中，所述上开槽内衬、所述中间内衬、所述下开槽内衬和外筒通过上接头和下接头拧紧并咬死。

13、本发明涡轮驱动振动固井工具中，所述下开槽内衬开有槽口，与所述下接头上的凸起咬死。

14、本发明涡轮驱动振动固井工具中，所述上接头和所述下接头上均开有螺纹与所述外筒拧紧；其中，所述上接头一端内部开有btc套管螺纹，与上部管柱连接。

15、本发明涡轮驱动振动固井工具中，与上部管柱相连的第一个所述驱动短节中的所述承托盘a和尾端最后一个所述承托盘a反装以限制内部零部件的轴向位移；

16、所述承托盘b正装。

17、本发明涡轮驱动振动固井工具的工作原理如下：当上部管柱固井液(包括清水、钻井液、固井泥浆等)由上接头流过带有孔道，起定子作用的承托盘和涡轮叶片时，驱动主轴旋转。挡板和带偏心块涡轮随着主轴一起转动，导致挡板后的承托盘孔道过流面积发生周期性变化，引发水锤效应，产生轴向振动；同时由于径向振动短节中带偏心块涡轮的存在，随着主轴的转动也导致带偏心块涡轮旋转，旋转过程中产生偏心力，导致径向振动。为保证注水泥最小有效过流当量直径，承托盘上对称取4个直径为30.5mm的圆孔，对孔道过流当量直径进行如下验算：孔道过流当量直径大于60mm，满足注水泥设计要求。内衬上的槽与承托盘卡死限制其扭转位移，工具内部顺时针旋转的同时，上下接头也顺时针上紧，整个装置在工作过程中不会发生松脱。

18、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

19、1、本发明工具便于装配拆卸：振荡器的内部零件通过轴、键、槽连接，通过改变短节的数量及顺序可实现不同振动效果。

20、2、本发明工具安全性高：采用特殊连接方式，外部无需开孔，故无明显强度薄弱点，能安全适用于复杂工况。

21、3、本发明工具设计结构合理、使用方法简便、加工成本较低，不需要改变现有的固井作业工艺，振动幅度范围长、振动频率高，提高固井作业质量和效率。

技术特征：

1.一种深水装配式涡轮驱动振动固井工具，包括串联于主轴上的振动短节和划眼短节；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：所述震动短节还包括上开槽内衬、中间内衬和下开槽内衬，用于所述承托盘a和所述承托盘b的限位。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：所述涡轮、所述挡板和所述带偏心块涡轮通过平键与所述主轴连接，实现同步旋转。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：所述振动短节通过两端的石墨无油衬套限制内部零件的轴向位移。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：所述承托盘b、所述挡板和所述带偏心块涡轮均通过轴套限制位移。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：所述上开槽内衬、所述中间内衬、所述下开槽内衬和外筒通过上接头和下接头拧紧并咬死。

7.根据权利要求6所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：所述下开槽内衬开有槽口，与所述下接头上的凸起咬死。

8.根据权利要求6所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：所述上接头和所述下接头上均开有螺纹与所述外筒拧紧；其中，所述上接头一端内部开有btc套管螺纹，与上部管柱连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的涡轮驱动振动固井工具，其特征在于：与上部管柱相连的第一个所述驱动短节中的所述承托盘a和尾端最后一个所述承托盘a反装以限制内部零部件的轴向位移；

技术总结本发明公开了一种深水装配式涡轮驱动振动固井工具。所述涡轮驱动振动固井工具包括串联于主轴上的振动短节和划眼短节；划眼短节为具有V形齿状硬块的旋转引鞋；振动短节包括轴向振动短节和径向振动短节；轴向振动短节和径向振动短节分别包括驱动短节和振动发生短节；驱动短节包括装于主轴上的承托盘A和涡轮，振动发生短节包括轴向振动发生短节和径向振动发生短节，轴向振动发生短节包括装于主轴上的承托盘B和挡板，径向振动发生短节包括装于主轴上的承托盘B和带偏心块涡轮。技术研发人员：谢仁军,武治强,李中,马英文,杨向前,吴怡,郭华,岳家平,张天玮,邹欣受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20