[發(fā)明專利]一種雙級(jí)自激式水力振蕩器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111145324.0
• 申請(qǐng)日: 2021-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN115874938A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海平;臧艷彬;劉建華;玄令超;王甲昌;張仁龍;孫連環(huán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): E21B7/24
• 分類號(hào): E21B7/24
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 劉碩

本發(fā)明提出了一種雙級(jí)自激式水力振蕩器，包括外筒組件；設(shè)置在所述外筒組件內(nèi)的活塞，所述活塞的上端連接振動(dòng)芯軸；設(shè)置在所述外筒組件內(nèi)的雙級(jí)自激振蕩裝置，所述雙級(jí)自激振蕩裝置通過自激產(chǎn)生脈沖壓力；其中，所述雙級(jí)自激振蕩裝置產(chǎn)生的脈沖壓力帶動(dòng)所述活塞沿軸向振動(dòng)。本發(fā)明不需要連接脈沖發(fā)生器，其自身通過自激振蕩產(chǎn)生脈沖壓力，推動(dòng)活塞周期性振動(dòng)，從而帶動(dòng)鉆柱周期性移動(dòng)，使鉆柱與井壁之間的靜摩擦力轉(zhuǎn)化為動(dòng)摩擦力，減小整體的阻力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙級(jí)自激式水力振蕩器，屬于油氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的進(jìn)程的加快，大位移井、水平井技術(shù)因其具有巨大經(jīng)濟(jì)效益并能夠滿足特殊作業(yè)目的而得以迅速推廣應(yīng)用。長水平段鉆進(jìn)過程中，隨著井斜角的增大和裸眼井段長度的增加，鉆柱由于重力作用與井壁長距離接觸，鉆柱與井壁間的摩阻(包括軸向摩擦力和摩擦扭矩)較大，導(dǎo)致滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)加不上鉆壓，工具面擺放困難、機(jī)械鉆速很低。因此隨著大位移井、水平井施工數(shù)量的增加，如何有效地減小鉆柱的摩阻以提高機(jī)械鉆速、增加井眼延伸能力成為研究和施工的重點(diǎn)之一。

目前，國內(nèi)外應(yīng)用于大位移井、水平井鉆井的減摩阻方法主要有以下幾個(gè)方面：鉆井液性能的調(diào)節(jié)；加強(qiáng)井壁穩(wěn)定性措施；加強(qiáng)固相控制技術(shù)；井眼軌跡的優(yōu)化；優(yōu)化鉆具組合；使用各類減阻工具等。

但是，各種減阻提速工具都有一定的使用局限性，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向設(shè)備成本高、混合鉆頭機(jī)械鉆速低、部分降摩減阻穩(wěn)定器減阻效果小。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種雙級(jí)自激式水力振蕩器，通過雙級(jí)自激振蕩裝置發(fā)生脈沖壓力，推動(dòng)活塞周期性振動(dòng)，從而帶動(dòng)鉆柱周期性移動(dòng)，使鉆柱與井壁之間的靜摩擦力轉(zhuǎn)化為動(dòng)摩擦力，減小整體的阻力。

本發(fā)明提出了一種雙級(jí)自激式水力振蕩器，包括：

外筒組件；

設(shè)置在所述外筒組件內(nèi)的活塞，所述活塞的上端連接振動(dòng)芯軸；

設(shè)置在所述外筒組件內(nèi)的雙級(jí)自激振蕩裝置，所述雙級(jí)自激振蕩裝置通過自激產(chǎn)生脈沖壓力；

其中，所述雙級(jí)自激振蕩裝置產(chǎn)生的脈沖壓力帶動(dòng)所述活塞沿軸向振動(dòng)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述外筒組件包括下殼體，所述下殼體的內(nèi)側(cè)的中部設(shè)置有限位臺(tái)階，所述雙級(jí)自激振蕩裝置設(shè)置在限位臺(tái)階的下方，所述活塞在所述限位臺(tái)階的上方移動(dòng)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述雙級(jí)自激振蕩裝置包括上自激振蕩單元和下自激振蕩單元，所述上自激振蕩單元和所述下自激振蕩單元的結(jié)構(gòu)相同，其內(nèi)部均設(shè)置有振蕩腔體。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述振蕩腔體為柱形腔，其上端為向下凸的弧形或錐形面，下端為向下凹的弧形或錐形面。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述活塞為環(huán)形的結(jié)構(gòu)，其中部設(shè)置有通孔，下端形成壓差面，上端的中部設(shè)置有用于安裝所述振動(dòng)芯軸的安裝凹槽。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述活塞的上面設(shè)置有復(fù)位碟簧，所述下殼體的外壁上設(shè)置有呼吸閥，所述呼吸閥位于所述活塞的上面的一側(cè)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述下殼體的上端連接有防掉短節(jié)，所述防掉短節(jié)的上端連接有花鍵外筒，所述花鍵外筒的內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)花鍵，所述振動(dòng)芯軸的外壁上設(shè)置有與所述內(nèi)花鍵相匹配的外花鍵。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述防掉短節(jié)的內(nèi)壁上設(shè)置有限位凹槽，所述振動(dòng)芯軸的外壁上設(shè)置有防掉塊，所述防掉塊限定在所述限位凹槽內(nèi)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述活塞的外壁與所述下殼體的內(nèi)壁之間通過滑動(dòng)密封件密封。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述下殼體的下端通過下接頭連接其他裝置。