[發明專利]增大射流水力振蕩器輸出功率的方法

有效

• 申請號: 202010931004.7
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112112570B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 余長柏;錢偉強;許劍;張順;楊凡;王凌寒;羅士慨;鄧福成
• 申請（專利權）人: 中石化石油機械股份有限公司;中石化石油機械股份有限公司研究院
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24;E21B28/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 黎澤洲

本發明提供一種增大射流水力振蕩器輸出功率的方法，將渦腔體與活塞體連接，活塞體與活塞套筒滑動連接，在活塞體與活塞套筒之間設置碟簧；在從渦腔體到活塞套筒的壓力介質流道中，設置沿軸向相對運動機構，所述的軸向相對運動機構利用由渦腔體激振產生的軸向相對運動，改變壓力介質的通流截面；由上述步驟使激振產生的輸出功率增大。通過采用渦腔體配合沿軸向相對運動機構的方案，能夠使渦腔體的振動幅度增大，且振動頻率降低，進而增大射流水力振蕩器輸出功率，獲得符合井下施工需要的振動形態，即適當的振幅和振動頻率。

技術領域

本發明涉及石油鉆采設備領域，特別是一種增大射流水力振蕩器輸出功率的方法。

背景技術

目前油田的鉆井已從直井發展為定向井和水平井，鉆具通常緊貼下側井壁，鉆具在井壁的摩擦過大，影響鉆進效率，使鉆壓難以傳遞至鉆頭。為克服該缺陷，現有技術中出現了水力振蕩器的方案，通過水力振蕩器將鉆具的靜摩擦變為動摩擦，以降低摩阻。現有的水力振蕩器通常有三種結構，1、螺桿馬達結構，通過螺桿驅動動片旋轉，使動片與靜片之間的孔的通流截面發生周期變化從而產生振動。存在的問題是，該方案的壓耗較高，通常達到3~4 Mpa，而且使用壽命通常低于500小時，而且螺桿馬達的價格非常高昂，例如類似中國專利文獻CN205778542U中的結構。2、射流結構，利用渦腔體產生振動，利用壓力介質的周期變化產生高頻振動，但是該方案的壓耗僅有0.2-0.3 Mpa，頻率較高，且頻率無法控制。例如中國專利文獻CN104963624A中的結構。3、渦輪結構，通過渦輪轉子驅動動片旋轉，使動片與靜片之間的孔的通流截面發生周期變化從而產生振動。該方案存在的問題是，結構較為復雜，轉動部件過多，成本高昂，損耗較高，且渦輪轉子轉速較高，使工具的輸出頻率較高，不易控制，使用壽命也較短。例如中國專利文獻CN104895517A中記載的結構。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種增大射流水力振蕩器輸出功率的方法，能夠克服現有技術中的缺陷，能夠增大射流水力振蕩器的輸出功率，產生符合井下施工需要的振動形態，包括合適的振幅和振動頻率，且壓耗較低，活動部件少，使用壽命長。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種增大射流水力振蕩器輸出功率的方法，將渦腔體與活塞體連接，活塞體與活塞套筒滑動連接，在活塞體與活塞套筒之間設置碟簧；

在從渦腔體到活塞套筒的壓力介質流道中，設置沿軸向相對運動機構，所述的軸向相對運動機構利用由渦腔體激振產生的軸向相對運動，改變壓力介質的通流截面；

由上述步驟使激振產生的輸出功率增大。

優選的方案中，外套筒內固設有渦腔體，在渦腔體一端設有進流孔，在渦腔體另一端設有出流孔，出流孔位于渦腔的圓心位置；

活塞體的外壁設有外花鍵段，活塞套筒的內壁設有內花鍵段，外花鍵段與內花鍵段滑動嚙合，以相對滑動并傳遞扭矩；

沿軸向相對運動機構的結構為：在進流孔的進入端或者在出流孔的進入端設有滑槽，動滑塊滑動安裝在滑槽內，動滑塊的行程的一端部分的覆蓋進流孔或出流孔，行程的另一端，完全離開進流孔或出流孔，以交替的限制進流孔的通流截面。

優選的方案中，滑槽的兩端構成第一撞擊面和第二撞擊面，用于與動滑塊產生撞擊，以將渦腔體的激振傳遞給動滑塊。

優選的方案中，活塞體與活塞套筒之間的碟簧，用于使活塞體與活塞套筒之間更為接近；

在滑槽的兩側設有片簧，片簧與動滑塊連接；

片簧趨于使動滑塊從上游方向遠離進流孔或出流孔。

優選的方案中，片簧的一端插在弧形槽內，片簧的另一端插在動滑塊內，片簧至少一端為活動連接；

動滑塊的底面與滑槽的底面之間設有間隙。