[發(fā)明專利]可產(chǎn)生軸向壓力脈沖的射流振蕩工具

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• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110043191A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田家林;楊應(yīng)林;宋豪林;劉亞迪;劉剛;鄧喆
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李亞男

本發(fā)明公開了一種可產(chǎn)生軸向壓力脈沖的射流振蕩工具，包括鎖緊接頭、直線流道、左回流流道、射流元件、右回流流道、左入射流道、右入射流道、右分流劈、左分流劈、右出口流道、左出口流道、振蕩外殼、鎖緊螺栓、螺栓墊片、鎖緊螺母。本發(fā)明的射流振蕩工具，利用鉆井液壓力，通過射流元件產(chǎn)生射流振蕩作用，鉆井液在射流元件內(nèi)循環(huán)，由于射流元件特殊的流道結(jié)構(gòu)設(shè)計，鉆井液在射流元件內(nèi)部流道內(nèi)可以產(chǎn)生附壁與切換作用，通過自循環(huán)控制，產(chǎn)生自激射流振蕩，形成脈沖壓力波動。本發(fā)明的可產(chǎn)生軸向壓力脈沖的射流振蕩工具可將鉆井液的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，產(chǎn)生射流振蕩，形成脈沖壓力波動，結(jié)構(gòu)簡單，組裝和拆卸方便，安全可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于是石油天然氣工程領(lǐng)域的新型鉆井工具，尤其是可產(chǎn)生軸向壓力脈沖的射流振蕩工具。

背景技術(shù)

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，為了獲得更好的經(jīng)濟利益，進(jìn)行深井、超深井、大位移井和長距離水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井開發(fā)已經(jīng)成為石油天然氣領(lǐng)域的必然趨勢。其中大位移水平井是當(dāng)今石油工業(yè)的熱點之一，在鉆大位移井鉆井過程中，存在大位移水平井摩阻、扭矩過大、井眼凈化困難等問題。由于鉆井摩阻過大，容易導(dǎo)致鉆柱托壓、鉆井扭矩傳遞困難等問題，使鉆頭破巖效率降低，從而影響整個鉆井工程，如何解決水平井鉆進(jìn)過程中的大摩阻問題已經(jīng)成為鉆井領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。

現(xiàn)代鉆井技術(shù)，尤其是在頁巖氣、頁巖油開發(fā)過程中，常常使用振動工具降低鉆井摩阻，提高機械鉆速。壓力脈沖振動工具利用鉆井液能量，通過工具作用，產(chǎn)生脈沖壓力波動，使鉆柱以某一頻率產(chǎn)生振動，既能夠大大提高鉆井速度，也能減少鉆井事故，提高鉆井安全性，降低鉆井成本，非常適合目前開發(fā)特殊油藏的超深井、高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等特殊工藝井導(dǎo)向鉆井的需要。所以，從整個石油工業(yè)的發(fā)展來看，該項技術(shù)的研發(fā)有著極其重要的意義，在保證經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，也能夠滿足頁巖氣和致密氣等非常規(guī)油氣資源高效開發(fā)的迫切需求，所以進(jìn)行壓力脈沖振動工具的開發(fā)不僅具有重要的研究價值，還具有廣闊的市場前景，值得進(jìn)行深入研究與實踐。

發(fā)明內(nèi)容

為了探索解決背景技術(shù)中所述的水平井鉆井摩阻大，機械鉆速低，提高鉆頭破巖效率問題，本發(fā)明提供了一種可產(chǎn)生軸向壓力脈沖的射流振蕩工具。本發(fā)明的射流振蕩工具，利用鉆井液壓力，通過射流元件產(chǎn)生射流振蕩作用，鉆井液在射流元件內(nèi)循環(huán)，由于射流元件特殊的流道結(jié)構(gòu)設(shè)計，鉆井液在射流元件內(nèi)部流道內(nèi)可以產(chǎn)生附壁與切換作用，通過自循環(huán)控制，產(chǎn)生自激射流振蕩，形成脈沖壓力波動，實現(xiàn)鉆井過程的減摩降阻和提速增效。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：可產(chǎn)生軸向壓力脈沖的射流振蕩工具包括鎖緊接頭、直線流道、左回流流道、射流元件、右回流流道、左入射流道、右入射流道、右分流劈、左分流劈、右出口流道、左出口流道、振蕩外殼、鎖緊螺栓、螺栓墊片、鎖緊螺母；所述的射流元件位于振蕩外殼內(nèi)部，通過鎖緊接頭對射流元件進(jìn)行軸向定位，射流元件上開設(shè)有循環(huán)流道與螺栓孔，通過安裝鎖緊螺栓、螺栓墊片和鎖緊螺母將對稱布置的射流元件進(jìn)行鎖緊，使組合后的射流元件內(nèi)部形成封閉的循環(huán)流道；所述的對稱布置的射流元件在進(jìn)行鎖緊時首先安裝軸線位置的鎖緊螺栓、螺栓墊片和鎖緊螺母，軸線位置的鎖緊螺栓作為定位銷使用，再安裝其余位置的鎖緊螺栓、螺栓墊片和鎖緊螺母；所述的對稱布置的射流元件在組合好后，一起安裝到振蕩外殼，再通過螺紋連接將鎖緊接頭安裝到振蕩外殼后端，將鎖緊接頭安裝好后，將連接位置的縫隙通過焊接方式，將鎖緊接頭和振蕩外殼固連在一起，再對焊縫位置進(jìn)行打磨拋光，保證工具的表面粗糙度。

所述的循環(huán)流道由直線流道、左回流流道、右回流流道、左入射流道、右入射流道、右分流劈、左分流劈、右出口流道、左出口流道組成，鉆井液通過鎖緊接頭進(jìn)入工具內(nèi)部后，首先進(jìn)入直線流道，通過直線流道形成高速入射流，然后通過左入射流道和右入射流道形成左右均勻射流，在右分流劈和左分流劈的作用下，一部分流體從右出口流道和左出口流道流出，通過振蕩外殼下端出口向下流動，其余流體通過左回流流道和右回流流道回流至直線流道出口位置，推動入射流產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使流體隨機地向左入射流道和右入射流道切換，形成單一入射流，當(dāng)流體回流后，再次推動入射流換向，形成周期性的附壁與切換，產(chǎn)生脈沖壓力波動。