[實用新型]脈沖射流提速裝置

有效

• 申請號: 201520691069.3
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN205025356U
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 崔龍連;張富成;汪海閣;葛云華;紀國棟;李洪;劉力
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

技術領域

本實用新型涉及鉆井技術領域，特別涉及一種脈沖射流提速裝置。

背景技術

鉆井施工過程中最核心的問題是高效破碎地層巖石。脈沖射流技術是一種被現場證實的、能提高鉆頭破巖效率的技術。脈沖射流提速技術是將鉆井液的連續流動轉換成一定頻率的間歇流動。脈沖射流能提高鉆頭水眼射流速度，提高射流打擊力；而且能改變井底巖屑床的分布，提高了井底鉆頭部巖屑上返速度，避免了巖屑的重復破碎；還能周期性降低井底壓力減小井底巖石“壓持效應”。在上述三種效應的作用下，脈沖射流技術有效地提高了鉆井機械鉆速、保護鉆頭延長鉆頭進尺。

國內脈沖鉆井技術也得到較為廣泛的推廣應用，取得較好的提速效果。傳統的脈沖鉆井技術多為脈沖鉆頭技術，由于鉆頭尺寸限制，脈沖射流在振幅和脈沖頻率的調制方面存在較多限制。脈沖射流頻率多為隨流量變化值，且無法調節，導致脈沖射流鉆井技術未能最大限度的發揮作用。隨著當前井深增加，需更大限度的發揮脈沖射流的效能，使脈沖射流技術根據地層特性需求對頻率和幅值進行適當的調整。現有技術中雖然提供了頻率可調脈沖提速工具，現場應用效果也較好，但是脈沖射流的幅值還有待進一步提高。

實用新型內容

本實用新型實施例提供了一種脈沖射流提速裝置，以提高脈沖射流的幅值，進而適應地層巖性，實現鉆井提速的目的。該脈沖射流提速裝置包括：外殼體，所述外殼體內設有孔徑依次減小的通孔，在相鄰兩個通孔中孔徑較大的通孔內設置有中心軸、偏心軸、轉動密封塊以及周期導流板，在所述相鄰兩個通孔中孔徑較小的通孔內設置有一級脈沖諧振腔和二級脈沖諧振腔，其中，所述中心軸的第一端連接渦輪的動力輸出軸；所述偏心軸的第一端固定連接在所述中心軸的第二端；所述轉動密封塊固定連接在所述偏心軸的第二端；所述周期導流板安裝在所述偏心軸第二端的下方、所述相鄰兩個通孔之間的臺階面上，所述周期導流板上設置有擾流通孔，所述擾流通孔是流動鉆井液的通道，所述偏心軸的數量、所述轉動密封塊的數量以及所述擾流通孔的數量均相同；在所述中心軸帶動所述偏心軸旋轉時，所述轉動密封塊隨所述偏心軸旋轉，當所述轉動密封塊的下表面與所述擾流通孔重合時，所述擾流通孔被密封，否則，所述擾流通孔暢通，使得所述擾流通孔周期性地暢通或被密封，產生脈沖流體；所述一級脈沖諧振腔和所述二級脈沖諧振腔上下設置，所述一級脈沖諧振腔和所述二級脈沖諧振腔是中心設有階梯孔的腔體，且二者結構參數相關，用于依次放大所述脈沖流體的脈沖振幅。

在一個實施例中，所述一級脈沖諧振腔和所述二級脈沖諧振腔的結構參數成比例，且所述一級脈沖諧振腔和所述二級脈沖諧振腔具有相同的固有頻率。

在一個實施例中，所述周期導流板的中心處設有安全通孔，該安全通孔是流動鉆井液的通道。

在一個實施例中，所述安全通孔的直徑是10毫米至30毫米。

在一個實施例中，所述外殼體為圓柱體，所述外殼體內孔徑大的一端與鉆井管柱連接，所述外殼體的另一端與鉆頭連接。

在本實用新型實施例中，通過渦輪的動力輸出軸帶動中心軸旋轉，進而中心軸帶動偏心軸和轉動密封塊旋轉，使得擾流通孔周期性地暢通或被密封，產生脈沖流體；通過調整渦輪動力輸出軸的轉速可以實現調整脈沖流體的頻率，通過一級脈沖諧振腔和二級脈沖諧振腔依次提高脈沖流體的脈沖振幅，可大大提高脈沖射流的幅值，進而可以根據地層特性，調整脈沖流體的頻率和脈沖振幅，達到提高破巖效率和鉆井速度的目的。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的限定。在附圖中：

圖1是本實用新型實施例提供的一種脈沖射流提速裝置的剖面示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的一種周期導流板的結構示意圖；

圖3是本實用新型實施例提供的一種擾流通孔被密封的示意圖；

圖4是本實用新型實施例提供的一種擾流通孔暢通的示意圖；

圖5是本實用新型實施例提供的一種單級脈沖諧振腔和雙級脈沖諧振腔對脈沖幅值放大的效果對比圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施方式及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。