[發明專利]一種渦輪激發的水力諧波高倍增強振動器

在審

• 申請號: 202010280931.7
• 申請日: 2020-04-10
• 公開（公告）號: CN111395966A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 易先中;劉航銘;周元華
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所(普通合伙) 42216
• 代理人: 蔡昌偉

本發明涉及一種渦輪激發的水力諧波高倍增強振動器，屬石油、天然氣開采井下工具技術領域。該振動器由振動器本體構成，振動器本體由振動器殼體、渦輪軸、旋轉截流塊、固定截流塊和諧振增強件構成；振動器殼體內裝有渦輪軸；渦輪軸下方的殼體階梯通孔內固裝有諧振增強件，諧振增強件與渦輪軸之間裝有旋轉截流塊和固定截流塊。該振動器的諧振增強件上設置有三個不等經的諧振腔，可形成赫姆霍茲效應并高倍增強放大高壓鉆井液的脈沖效果，由此產生的軸向脈沖引起管串蠕動，由此使得壓力傳遞效率更高，緩解托壓效果更好。解決了現有水力振蕩器由于結構原因，導致振動功率有所欠缺，不能徹底解決鉆桿與井壁之間存在的摩阻和托壓的問題。

技術領域

本發明涉及一種渦輪激發的水力諧波高倍增強振動器，屬石油、天然氣開采井下工具技術領域。

背景技術

隨著鉆井深度不斷增加，井深結構越發復雜，長水平、大斜度及多分支水平井等的數量增加等問題的日益突出，我國油氣資源勘探開發已進入難開采時代，

目前工程中將上述復雜油氣井歸結為非常規油氣資源。其中，部分非常規井由于地層巖性致密，可鉆性差，使用常規鉆井方式鉆井時，鉆井周期長，鉆井過程中遇到的復雜情況多，在水平段鉆井過程中由于鉆桿與井壁貼合以及鉆屑返出效率低的原因導致鉆桿與井壁之間存在較大的摩阻，出現托壓現象，使得鉆壓傳遞效率降低，水平鉆進長度和鉆速降低，容易引起粘卡等井下復雜事故的發生。導致鉆井成本也急劇增加，直接影響到油田的勘探開發速度和成本。為解決上述問題，通常在工具管串上加裝水力振蕩器，加裝的水力振蕩器可產生周期性脈沖振動，該周期性的脈沖振動可以很好地降低摩阻，提高鉆井效率；但是由于現有水力振蕩器的結構原因，振動功率有所欠缺，不能徹底解決鉆桿與井壁之間存在的摩阻和托壓問題，因此有必要對其進行改進。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種通過液體驅動渦輪激發諧波，并對該諧波進行放大，使其產生高倍增強的水力脈沖，從而使工具具備自振能力，進而減少管柱與井眼之間的摩阻，提高鉆進過程中鉆壓傳遞的渦輪激發的水力諧波高倍增強振動器。

本發明的技術方案是：

一種渦輪激發的水力諧波高倍增強振動器，它由振動器本體構成，其特征在于：所述的振動器本體由振動器殼體、渦輪軸、旋轉截流塊、固定截流塊和諧振增強件構成；振動器殼體的階梯通孔內呈上下間隔狀過盈安裝有上限位塊和下限位塊，上限位塊和下限位塊之間通過上下對稱設置的止推軸承安裝有渦輪軸；渦輪軸下方的殼體階梯通孔內固裝有諧振增強件，諧振增強件與渦輪軸之間的殼體階梯通孔內呈上下狀安裝有旋轉截流塊和固定截流塊，渦輪軸底部與旋轉截流塊固定連接；旋轉截流塊與固定截流塊滑動接觸連接。

所述的渦輪軸頂端安裝有端蓋，端蓋通過固定螺栓與上限位塊固定連接。

所述的上限位塊和下限位塊之間的渦輪軸上裝有渦輪轉子，上限位塊和下限位塊之間的殼體內壁上設置有渦輪定子。

所述的上限位塊和下限位塊上分別設置有沖擊過流孔。

所述的固定截流塊呈圓盤狀，固定截流塊上對稱設置有脈沖孔。

所述的旋轉截流塊上對稱設置有液流孔，旋轉截流塊下表面與脈沖孔對應狀固裝有堵桿，液流孔與堵桿呈十字交叉設置；堵桿底部端頭設置有堵頭；堵頭與脈沖孔滑動接觸連接。

所述的諧振增強件呈圓柱狀，諧振增強件上由上至下依次設置有入口諧振腔、中部諧振腔和出口諧振腔；中部諧振腔與出口諧振腔連通；入口諧振腔通過連通孔與中部諧振腔連通；所述的入口諧振腔、中部諧振腔和出口諧振腔由上至下依次呈階梯狀設置。

所述的出口諧振腔由間隔狀設置的左諧振腔室和右諧振腔室連構成；左諧振腔室和右諧振腔室之間通過間隔設置的橫向孔連通。

所述的左諧振腔室和右諧振腔室底部分別設置有收縮噴口；左諧振腔室和右諧振腔室直徑相等。

本發明的有益效果是：