容積式井下增壓器的製作方法

2023-10-09 20:51:09 1

專利名稱：容積式井下增壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種容積式井下增壓器，主要屬於石油天然氣鑽井、地質勘探、礦山鑽探等行業的配套裝置領域。
背景技術：
在石油天然氣鑽井、地質勘探、礦山鑽探的過程中，提高井底鑽頭噴嘴射流壓力可以大幅度提高鑽進速度。為此，在國內外的相關鑽探工程領域提出了對液體的地面增壓和井下增壓兩種措施。地面增壓由於所用設備和工藝比較複雜、成本昂貴，儘管提高速度明顯，但沒有得到推廣應用。關於井下增壓一直是研究重點，其主要優點是不必改變現有的鑽探工藝技術及設備，僅通過在鑽頭以上安裝一個增壓裝置，就可以使部分液體的壓力升高 到IOOMPa以上，達到利用高壓射流輔助破巖的目的，現有的井下增壓裝置的工作動力都是來自管柱內部液體本身所攜帶的能量，基本工作原理都是將管柱內全部液體的部分能量集中提供給小部分鑽井液，相關資料表明，僅有7%的鑽井液能夠獲得增壓能量，並且現有增壓器的機械效率僅為60%，增壓效果有限，由於在這種原理限定下，要求增壓裝置必須具有複雜的液壓轉換機構。目前大多數增壓器都是基於以上液壓轉換機構設計的，普遍都存在製造難度大成本高、振動衝擊大零部件磨損嚴重、增壓器工作壽命較短、能量轉化效率不高等問題。
發明內容本發明的目的是為了最大限度的發揮水力能量輔助破巖的效率，提高鑽進速度，降低施工綜合成本，提出一種適用於石油天然氣鑽井、地質勘探、礦山鑽探的現場要求的容積式井下增壓器。本實用新型的技術方案是上殼體I上部設有接頭，中部設有內凸沿，內凸沿下方形成擴徑環槽。下殼體13下部設有接頭，內部設有螺杆泵定子11，上部懸掛在上殼體I下部的擴徑環槽內，並與上殼體I形成密封旋轉配合。轉子軸8坐掛在上殼體I的內凸沿上，並與上殼體I內壁形成密封旋轉配合；轉子軸8下方連接螺杆泵轉子10，轉子軸5下部開設旁通孔7，旁通孔7將上殼體I上部接頭、轉子軸8與螺杆泵定子11外部的中心孔12、下殼體13下部接頭貫通。在上殼體I下部的擴徑環槽內設有齒輪組3，該齒輪組包括固定在上殼體I下部的擴徑環槽內壁上的內齒輪、固定在轉子軸8外壁上的外齒輪和內外齒輪之間的中間齒輪。上述方案還包括齒輪組3下部通過齒輪託架4與下殼體13對接。轉子軸8通過萬向軸9連接螺杆泵轉子10。在轉子軸8與上殼體I內凸沿對合面設有軸承5，在其縱向結合面設有密封圈2。上殼體I與下殼體13之間的懸掛密封旋轉配合是通過設在其結合部的凸沿、凹槽和密封圈6構成。容積式井下增壓器的工作原理和效果體現在容積式井下增壓器安裝在井底鑽頭與鑽具之間，當起下鑽時，由於鑽柱停止轉動，使得螺杆泵也停止轉動，此時鑽井液通過貫穿轉子軸、萬向軸及螺杆泵轉子的中心孔流到鑽頭，確保鑽井液能夠順利循環，當進行鑽進時，由於增壓器上殼體與鑽柱通過螺紋連接，因此鑽柱旋轉時將扭矩傳遞至增壓器上殼體，使其與鑽柱同時轉動，上殼體轉動的扭矩又通過齒輪組傳遞至轉子軸，驅動轉子軸旋轉，並且下殼體與上殼體同向轉動，但轉速不同。同時地面液壓泵將鑽井液泵入鑽柱內部並流至增壓器，鑽井液經增壓器轉子軸內壁上的旁通孔進入螺杆泵，齒輪組將鑽柱旋轉的扭矩傳遞至增壓器內部轉子軸驅動螺杆泵內部轉子旋轉，迫使鑽井液經過螺杆泵內部流道向下流動，從而使得鑽井液被增壓，高壓鑽井液通過鑽頭噴嘴射出，衝擊井底巖石，達到利用高壓射流輔助破巖的目的。容積式井下增壓器利用鑽柱旋轉扭矩能夠使鑽柱內的全部液體獲得增壓能量，改變了常規增壓器僅能使少部分鑽井液獲得增壓能量的局限性，增壓效果顯著，能夠最大限度的發揮井下高壓射流輔助破巖的能力，有助於提高深井的鑽井速度，降低鑽井綜合成本。同時，容積式井下增壓器還具有結構簡單、操作方便、便於安裝、安全可靠的優點。

圖I是依據本實用新型所提出的一種容積式井下增壓器實施例的結構示意圖。圖中1-上殼體、2-密封圈、3-齒輪組、4-齒輪託架、5-軸承、6-密封圈、7-旁通孔、8-轉子軸、9-萬向軸、10-螺杆泵轉子、11-螺杆泵定子、12-中心孔、13-下殼體。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例來詳細描述本實用新型。如圖1，上殼體I上部設有內螺紋接頭，沿螺紋接頭向下延伸中部設有內凸沿，內凸沿下方形成擴徑環槽。下殼體13下部設有外螺紋接頭，內部設有螺杆泵定子11，上部懸掛在上殼體I下部的擴徑環槽內，並與上殼體I形成密封旋轉配合(即上下殼體之間能夠相對轉動)。轉子軸8坐掛在上殼體I的內凸沿上，並與上殼體I內壁形成密封旋轉配合(即轉子軸相對上殼體能夠轉動);轉子軸8下方連接螺杆泵轉子10，轉子軸5下部開設旁通孔7，旁通孔7將上殼體I上部接頭、轉子軸8與螺杆泵定子11外部的中心孔12、下殼體13下部接頭貫通。在上殼體I下部的擴徑環槽內設有齒輪組3，該齒輪組包括固定在上殼體I下部的擴徑環槽內壁上的內齒輪、固定在轉子軸8外壁上的外齒輪和內外齒輪之間的中間齒輪。基於上述實施例的基礎上，進一步包括齒輪組3下部通過齒輪託架4與下殼體13對接。轉子軸8通過萬向軸9連接螺杆泵轉子10。在轉子軸8與上殼體I內凸沿對合面設有軸承5，在其縱向結合面設有密封圈2。上殼體I與下殼體13之間的懸掛密封旋轉配合是通過設在其結合部的凸沿、凹槽和密封圈6構成。
權利要求1.容積式井下增壓器，其特徵是上殼體(I)上部設有接頭，中部設有內凸沿，內凸沿下方 形成擴徑環槽；下殼體(13)下部設有接頭，內部設有螺杆泵定子(11)，上部懸掛在上殼體(I)下部的擴徑環槽內，並與上殼體(I)形成密封旋轉配合；轉子軸(8)坐掛在上殼體(O的內凸沿上，並與上殼體(I)內壁形成密封旋轉配合；在上殼體(I)下部的擴徑環槽內設有齒輪組(3)，該齒輪組包括固定在上殼體(I)下部的擴徑環槽內壁上的內齒輪、固定在轉子軸(8)外壁上的外齒 輪和內外齒輪之間的中間齒輪；轉子軸(8)下方連接螺杆泵轉子(10)，轉子軸(5)下部開設旁通孔(7)，旁通孔(7)將上殼體(I)上部接頭、轉子軸(8)與螺杆泵定子(11)外部的中心孔(12)、下殼體(13)下部接頭貫通構成液流通道。
2.根據權利要求I所述的容積式井下增壓器，其特徵是齒輪組(3)下部通過齒輪託架(4)與下殼體(13)對接。
3.根據權利要求I或2所述的容積式井下增壓器，其特徵是轉子軸(8)通過萬向軸(9)連接螺杆泵轉子(10)。
4.根據權利要求I或2所述的容積式井下增壓器，其特徵是在轉子軸(8)與上殼體(O內凸沿承壓面設有軸承(5)，在其縱向結合面設有密封圈(2)。
5.根據權利要求I或2所述的容積式井下增壓器，其特徵是上殼體(I)與下殼體(13)之間的懸掛密封旋轉配合是通過設在其結合部的凸沿、凹槽和密封圈(6)構成。
專利摘要本實用新型主要涉及石油天然氣鑽井、地質勘探、礦山鑽探等行業配套裝置領域的一種容積式井下增壓器。包括上下懸掛連接的上、下殼體，以及位於下殼體內部設有螺杆泵定子和螺杆泵轉子，坐掛在上殼體內轉子軸，轉子軸下部開設旁通孔後與螺杆泵轉子連接，在上殼體下部的擴徑環槽內設有齒輪組，該齒輪組包括固定在上殼體下部的擴徑環槽內壁上的內齒輪、固定在轉子軸外壁上的外齒輪和內外齒輪之間的中間齒輪。該容積式井下增壓器具有結構簡單、操作方便、便於安裝、安全可靠的優點。
文檔編號E21B7/18GK202689932SQ20122029515
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月21日 優先權日2012年6月21日
發明者李文飛, 夏文安, 李玄燁, 曲曉紅, 於承朋, 宿振國, 周志斌 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院