[實(shí)用新型]渦流式振蕩射流壓力脈沖減阻工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721788478.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207583317U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?chǎng)析?/a>;張紹和;孫平賀;曹函;舒彪;吳冬宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B7/24
• 分類號(hào): E21B7/24;E21B7/04;E21B28/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吝秀梅

一種渦流式振蕩射流壓力脈沖減阻工具，本實(shí)用新型由上接頭通過(guò)螺紋與外管連接，外管另一端通過(guò)螺紋與下接頭連接，外管內(nèi)部上接頭與下接頭之間為渦流式射流振蕩器，渦流式射流振蕩器上端與上接頭接觸并用密封圈密封，渦流式射流振蕩器下端與下接頭接觸并壓緊，所述渦流式射流振蕩器由底板和蓋板扣合并通過(guò)螺栓緊固連接，包括一個(gè)射流振蕩器入口，兩個(gè)射流振蕩器控制道或射流振蕩器控制腔，兩個(gè)射流振蕩器輸出道，渦流放大器徑向低阻力通道和切向高阻力通道，渦流腔以及渦流腔出口構(gòu)成。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、主要零件僅一個(gè)，無(wú)任何運(yùn)動(dòng)零部件、復(fù)雜條件適應(yīng)性好；通過(guò)改變射流振蕩器入口處噴嘴寬度來(lái)改變系統(tǒng)平均壓力降和振蕩頻率，滿足不同工況要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種鉆井用振蕩減阻工具，特別是用于大位移井和水平井等定向鉆井領(lǐng)域的井下壓力脈沖減阻工具。

背景技術(shù)

壓力脈沖減阻工具對(duì)解決大位移井、大斜度井以及水平井等定向鉆井中摩阻扭矩大、鉆壓傳遞困難、鉆進(jìn)效率低等鉆井難題提供了重要的技術(shù)方法，大幅提高了鉆孔效率，縮短了油氣資源勘探開(kāi)發(fā)周期。

現(xiàn)有的壓力脈沖減阻工具主要采用旋轉(zhuǎn)閥脈沖原理，不同時(shí)刻閥門(mén)過(guò)流面積發(fā)生周期性變化，從而產(chǎn)生壓力脈沖，帶動(dòng)工具的振動(dòng)部分在軸向上做周期性的伸縮運(yùn)動(dòng)，改變鉆桿和井壁之間的摩擦方式，提高鉆進(jìn)效率。但這類工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損零部件較多，定子、葉輪轉(zhuǎn)子等部分零件在工作中沖蝕嚴(yán)重，工具耐沖刷性能偏弱，使用壽命有限。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有各類振蕩減阻工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命低的問(wèn)題，提供了一種渦流式振蕩射流壓力脈沖減阻工具。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

渦流式振蕩射流壓力脈沖減阻工具，是由上接頭通過(guò)螺紋與外管連接，外管通過(guò)螺紋與下接頭連接，外管內(nèi)部上接頭與下接頭之間為渦流式射流振蕩器；渦流式射流振蕩器上端與上接頭接觸并用密封圈密封，渦流式射流振蕩器下端與下接頭接觸并壓緊；所述渦流式射流振蕩器由底板和蓋板扣合并通過(guò)螺栓緊固連接，包括一個(gè)噴嘴結(jié)構(gòu)的射流振蕩器入口，位于渦流式射流振蕩器中心頂部，射流振蕩器入口左右兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)射流振蕩器控制道或射流振蕩器控制腔，射流振蕩器入口下方設(shè)有兩個(gè)射流振蕩器輸出道，兩個(gè)射流振蕩器輸出道分別與一個(gè)渦流放大器徑向低阻力通道以及一個(gè)渦流放大器切向高阻力通道相連通，渦流放大器徑向低阻力通道和渦流放大器切向高阻力通道均與一個(gè)渦流腔連通，在渦流腔圓弧輪廓中心設(shè)有渦流腔出口，外管分別與底板與蓋板之間構(gòu)成兩個(gè)排空道，渦流腔出口將渦流腔與排空道連通。

優(yōu)選地，底板與蓋板之間結(jié)合面通過(guò)精密加工至表面粗糙度0.8μm以下。

優(yōu)選地，底板和蓋板整體采用鎢鈷類硬質(zhì)合金材料加工制造。

優(yōu)選地，該壓力脈沖發(fā)生器使用的流體介質(zhì)為鉆井泥漿、氣體或泡沫。

可選地，在底板與蓋板上各分別設(shè)置一個(gè)渦流腔出口或在底板或蓋板其中之一上設(shè)置單個(gè)渦流腔出口。

可選地，渦流腔外輪廓可以是圓弧或橢圓弧。

工作原理：流體介質(zhì)通過(guò)上接頭中心通道進(jìn)入射流振蕩器入口，通過(guò)噴嘴加速后隨機(jī)偏向一側(cè)并進(jìn)入到一側(cè)的射流振蕩器輸出道，由于射流振蕩器控制道或控制腔內(nèi)部控制流作用使射流無(wú)法穩(wěn)定附壁與一側(cè)而形成射流自激振蕩，當(dāng)流體介質(zhì)由一側(cè)的射流振蕩器輸出道進(jìn)入到渦流放大器徑向低阻力通道，進(jìn)而進(jìn)入到渦流腔，并從渦流腔出口進(jìn)入到排空道再進(jìn)入到下接頭中心通道時(shí)，渦流腔節(jié)流作用較小，流體阻力較低，系統(tǒng)壓力降較低，而當(dāng)流體介質(zhì)由一側(cè)的射流振蕩器輸出道進(jìn)入到渦流放大器切向高阻力通道，進(jìn)而進(jìn)入到渦流腔，并從渦流腔出口進(jìn)入到排空道再進(jìn)入到下接頭中心通道時(shí)，渦流腔節(jié)流作用較大，流體阻力較高，系統(tǒng)壓力降較高，由于射流振蕩器的自激振蕩特性，使這兩個(gè)過(guò)程周期性交替出現(xiàn)，從而導(dǎo)致周期性壓力波動(dòng)，形成壓力脈沖。