產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井施工過程中最重要的一步是破碎巖石。脈沖射流是一種被現(xiàn)場證實(shí)的、能提高鉆頭破巖效率的技術(shù)。脈沖射流提速技術(shù)是將鉆井液的連續(xù)流動轉(zhuǎn)換成一定頻率的間歇流動，通過這種轉(zhuǎn)換鉆井液在鉆頭水眼的出口速度大幅提高，這種速度的提高直接帶來射流沖擊效率的提高，水力破巖效率得到增強(qiáng)。而且脈沖射流效應(yīng)改變井底巖肩床的分布，提高了井底鉆頭部巖肩上返速度，避免了巖肩的重復(fù)破碎。此外脈沖射流效應(yīng)周期性地降低井底壓力，這種周期性地降低井底壓力可以減小井底巖石“壓持效應(yīng)”，使鉆井速度得到提高。在上述三種效應(yīng)的作用下，脈沖射流技術(shù)有效地提高了鉆井機(jī)械鉆速。
[0003]國內(nèi)脈沖鉆井技術(shù)也得到較為廣泛的推廣應(yīng)用，取得較好的提速效果。傳統(tǒng)的脈沖鉆井技術(shù)多為脈沖鉆頭技術(shù)，由于鉆頭尺寸限制，脈沖射流在振幅和脈沖頻率的調(diào)制方面存在較多限制。脈沖射流提速工具可以較好地調(diào)節(jié)參數(shù)，使脈沖射流技術(shù)根據(jù)地層特性需求對頻率和幅值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。然而隨著井深的增加，對脈沖射流提速工具的安全性和抗高溫性能有較高要求，特別是脈沖射流提速工具內(nèi)部產(chǎn)生射流的原件，要有很好的可靠性，以避免脈沖射流提速工具失效導(dǎo)致地表泥漿栗栗壓異常或憋栗。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥，以提高脈沖射流提速工具的可靠性，來避免地表泥漿栗栗壓異常或憋栗。該產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥包括:外殼體，所述外殼體內(nèi)設(shè)有孔徑依次減小的通孔，在相鄰兩個(gè)通孔中孔徑較大的通孔內(nèi)設(shè)置有動力輸入軸、中心軸、連接筒、彈性介質(zhì)、傳扭鍵、偏心軸、密封閥塊以及密封閥板，其中，所述動力輸入軸的第一端連接渦輪的動力輸出軸，所述動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應(yīng)；所述傳扭鍵，安放在所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔和所述中心軸第一端的鍵槽孔中，用于連接所述動力輸入軸的第二端和所述中心軸的第一端；所述連接筒，套接在所述動力輸入軸和所述中心軸的連接處；所述彈性介質(zhì)，安放在所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔上方的圓孔中，該圓孔與所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔連通；所述偏心軸的第一端固定連接在所述中心軸的第二端；所述密封閥塊固定連接在所述偏心軸的第二端；所述密封閥板安裝在所述偏心軸第二端的下方、所述相鄰兩個(gè)通孔之間的臺階面上，所述密封閥板上設(shè)置有限位卡槽和脈沖流道，所述限位卡槽和所述脈沖流道相間分布在以所述密封閥板的中心為圓心、以預(yù)設(shè)距離為半徑的圓上，所述限位卡槽是用于限定所述密封閥塊位置的凹槽，所述脈沖流道是用于流動鉆井液的通道，所述偏心軸的數(shù)量、所述密封閥塊的數(shù)量、所述限位卡槽的數(shù)量以及所述脈沖流道的數(shù)量均相同；在所述地面泥漿栗的排量大于預(yù)設(shè)排量時(shí)，所述動力輸入軸帶動所述中心軸旋轉(zhuǎn)，所述密封閥塊隨所述中心軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在所述彈性介質(zhì)的推力作用下所述中心軸帶動所述密封閥塊做上下運(yùn)動，當(dāng)所述密封閥塊的下表面與所述脈沖流道重合時(shí)，所述脈沖流道被密封，當(dāng)所述密封閥塊的下表面與所述限位卡槽重合時(shí)，所述脈沖流道為暢通的，使得所述脈沖流道周期地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖射流；在所述地面泥漿栗的排量小于預(yù)設(shè)排量時(shí)，所述密封閥塊被限定在所述限位卡槽內(nèi)，所述脈沖流道一直暢通，不產(chǎn)生脈沖射流。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，所述偏心軸的數(shù)量、所述密封閥塊的數(shù)量、所述限位卡槽的數(shù)量以及所述脈沖流道的數(shù)量均為2至10個(gè)。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，所述密封閥塊的形狀、所述限位卡槽的形狀以及所述脈沖流道的形狀相同，且所述限位卡槽的尺寸大于所述密封閥塊的尺寸，所述密封閥塊的尺寸大于所述脈沖流道的尺寸。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述限位卡槽的形狀是四方體，該四方體下表面的四邊形包括兩條圓弧線段和兩條直線段，所述兩條直線段的延長線的焦點(diǎn)為所述限位卡槽所在圓的圓心，所述兩條直線段設(shè)有預(yù)設(shè)倒角，所述密封閥塊的下表面與所述限位卡槽的下表面相匹配。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述密封閥塊固定在所述偏心軸的第二端所形成圓的半徑與所述預(yù)設(shè)距離相等。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所述彈性介質(zhì)的彈性距離與所述限位卡槽的深度相等。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括:安全流道，設(shè)置在所述密封閥板的中心處，是用于流動鉆井液的通道。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，所述安全流道的直徑為5至35毫米。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的材質(zhì)為金屬。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼體為圓柱體，所述外殼體設(shè)有所述動力輸入軸的一端連接上部鉆柱，所述外殼體的另一端連接下部鉆頭。
[0014]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，動力輸入軸連接渦輪的動力輸出軸，動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應(yīng)，使得產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的工作狀態(tài)根據(jù)地面泥漿栗排量的變化而變化，例如，當(dāng)?shù)孛婺酀{栗的排量大于預(yù)設(shè)排量時(shí)，動力輸入軸輸出的能量足夠帶動中心軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而密封閥塊隨中心軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過中心軸帶動密封閥塊做上下運(yùn)動，密封閥塊周期性地與脈沖流道重合，使得脈沖流道周期地暢通或被密封，共軛旋轉(zhuǎn)密封閥開啟，脈沖流道可以產(chǎn)生脈沖射流，當(dāng)?shù)孛婺酀{栗的排量小于預(yù)設(shè)排量時(shí)，密封閥塊被限定在限位卡槽內(nèi)，確保脈沖流道保持暢通，共軛旋轉(zhuǎn)密封閥關(guān)閉，脈沖流道不產(chǎn)生脈沖射流，因此實(shí)現(xiàn)了可以通過控制地面泥漿栗的排量來控制上述產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的開啟和關(guān)閉，從而可以從根本上提高產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的安全性，有利于避免地表泥漿栗栗壓異?；虮锢酢?br>【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限定。在附圖中:
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的剖面示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種密封閥板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種脈沖流道被密封的示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種脈沖流道暢通的示意圖；
[0020]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種密封閥塊的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對本實(shí)用新型的限定。
[0022]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供了一種產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥，如圖1所示，該產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥包括:
[0023]外殼體1，所述外殼體內(nèi)設(shè)有孔徑依次減小的通孔，在相鄰兩個(gè)通孔中孔徑較大的通孔內(nèi)設(shè)置有動力輸入軸2、中心軸6、連接筒4、彈性介質(zhì)3、傳扭鍵5、偏心軸7、密封閥塊8以及密封閥板9，其中，
[0024]所述動力輸入軸2的第一端連接渦輪的動力輸出軸，所述動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應(yīng)；
[0025]所述傳扭鍵5，安放在所述動力輸入軸2第二端的鍵槽孔和所述中心軸6第一端的鍵槽孔中，用于連接所述動力輸入軸的第二端和所述中心軸的第一端；
[0026]所述連接筒4，套接在所述動力輸入軸和所述中心軸的連接處；
[0027]所述彈性介質(zhì)3，安放在所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔上方的圓孔中，該圓孔與所述動力輸入軸第二端的鍵槽孔連通；
[0028]所述偏心軸7的第一端固定連接(例如，螺紋連接或焊接)在所述中心軸6的第
_-上山一棲;
[0029]所述密封閥塊8，固定連接(例如，螺紋連接或焊接)在所述偏心軸7的第二端；
[0030]所述密封閥板9，安裝在所述偏心軸第二端的下方、所述相鄰兩個(gè)通孔之間的臺階面上，所述密封閥板9上設(shè)置有限位卡槽901和脈沖流道902，如圖2所示，所述限位卡槽和所述脈沖流道相間分布在以所述密封閥板的中心為圓心、以預(yù)設(shè)距離為半徑的圓上，所述限位卡槽是用于限定所述密封閥塊位置的凹槽，所述脈沖流道是用于流動鉆井液的通道，所述偏心軸的數(shù)量、所述密封閥塊的數(shù)量、所述限位卡槽的數(shù)量以及所述脈沖流道的數(shù)量均相同；在所述地面泥漿栗的排量大于預(yù)設(shè)排量時(shí)，所述動力輸入軸帶動所述中心軸旋轉(zhuǎn)，所述密封閥塊隨所述中心軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在所述彈性介質(zhì)的推力作用下所述中心軸帶動所述密封閥塊做上下運(yùn)動，當(dāng)所述密封閥塊的下表面與所述脈沖流道重合時(shí)，所述脈沖流道被密封(如圖3所示)，當(dāng)所述密封閥塊的下表面與所述限位卡槽重合時(shí)，所述脈沖流道為暢通的(如圖4所示)，使得所述脈沖流道周期地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖射流；在所述地面泥漿栗的排量小于預(yù)設(shè)排量時(shí)，所述密封閥塊被限定在所述限位卡槽內(nèi)，所述脈沖流道一直暢通，不產(chǎn)生脈沖射流。
[0031]由圖1所示可知，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，動力輸入軸連接渦輪的動力輸出軸，動力輸出軸輸出的能量與地面泥漿栗的排量對應(yīng)，使得產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的工作狀態(tài)根據(jù)地面泥漿栗排量的變化而變化，例如，當(dāng)?shù)孛婺酀{栗的排量大于預(yù)設(shè)排量時(shí)，動力輸入軸輸出的能量足夠帶動中心軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而密封閥塊隨中心軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過中心軸帶動密封閥塊做上下運(yùn)動，密封閥塊周期性地與脈沖流道重合，使得脈沖流道周期地暢通或被密封，共軛旋轉(zhuǎn)密封閥開啟，脈沖流道可以產(chǎn)生脈沖射流，當(dāng)?shù)孛婺酀{栗的排量小于預(yù)設(shè)排量時(shí)，密封閥塊被限定在限位卡槽內(nèi)，確保脈沖流道保持暢通，共軛旋轉(zhuǎn)密封閥關(guān)閉，脈沖流道不產(chǎn)生脈沖射流，因此實(shí)現(xiàn)了可以通過控制地面泥漿栗的排量來控制上述產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密封閥的開啟和關(guān)閉，從而可以從根本上提高產(chǎn)生脈沖射流的共軛旋轉(zhuǎn)密