[发明专利]涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井用振荡减阻工具，特别是用于大位移井和水平井等定向钻井领域的井下压力脉冲减阻工具。

背景技术

压力脉冲减阻工具对解决大位移井、大斜度井以及水平井等定向钻井中摩阻扭矩大、钻压传递困难、钻进效率低等钻井难题提供了重要的技术方法，大幅提高了钻孔效率，缩短了油气资源勘探开发周期。

现有的压力脉冲减阻工具主要采用旋转阀脉冲原理，不同时刻阀门过流面积发生周期性变化，从而产生压力脉冲，带动工具的振动部分在轴向上做周期性的伸缩运动，改变钻杆和井壁之间的摩擦方式，提高钻进效率。但这类工具结构复杂，易损零部件较多，定子、叶轮转子等部分零件在工作中冲蚀严重，工具耐冲刷性能偏弱，使用寿命有限。

发明内容

本发明针对现有各类振荡减阻工具结构复杂、使用寿命低的问题，提供了一种涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，是由上接头通过螺纹与外管连接，外管通过螺纹与下接头连接，外管内部上接头与下接头之间为涡流式射流振荡器；涡流式射流振荡器上端与上接头接触并用密封圈密封，涡流式射流振荡器下端与下接头接触并压紧；所述涡流式射流振荡器由底板和盖板扣合并通过螺栓紧固连接，包括一个喷嘴结构的射流振荡器入口，位于涡流式射流振荡器中心顶部，射流振荡器入口左右两侧设有两个射流振荡器控制道或射流振荡器控制腔，射流振荡器入口下方设有两个射流振荡器输出道，两个射流振荡器输出道分别与一个涡流放大器径向低阻力通道以及一个涡流放大器切向高阻力通道相连通，涡流放大器径向低阻力通道和涡流放大器切向高阻力通道均与一个涡流腔连通，在涡流腔圆弧轮廓中心设有涡流腔出口，外管分别与底板与盖板之间构成两个排空道，涡流腔出口将涡流腔与排空道连通。

优选地，底板与盖板之间结合面通过精密加工至表面粗糙度0.8μm以下。

优选地，底板和盖板整体采用钨钴类硬质合金材料加工制造。

优选地，该压力脉冲发生器使用的流体介质为钻井泥浆、气体或泡沫。

可选地，在底板与盖板上各分别设置一个涡流腔出口或在底板或盖板其中之一上设置单个涡流腔出口。

可选地，涡流腔外轮廓可以是圆弧或椭圆弧。

工作原理：流体介质通过上接头中心通道进入射流振荡器入口，通过喷嘴加速后随机偏向一侧并进入到一侧的射流振荡器输出道，由于射流振荡器控制道或控制腔内部控制流作用使射流无法稳定附壁与一侧而形成射流自激振荡，当流体介质由一侧的射流振荡器输出道进入到涡流放大器径向低阻力通道，进而进入到涡流腔，并从涡流腔出口进入到排空道再进入到下接头中心通道时，涡流腔节流作用较小，流体阻力较低，系统压力降较低，而当流体介质由一侧的射流振荡器输出道进入到涡流放大器切向高阻力通道，进而进入到涡流腔，并从涡流腔出口进入到排空道再进入到下接头中心通道时，涡流腔节流作用较大，流体阻力较高，系统压力降较高，由于射流振荡器的自激振荡特性，使这两个过程周期性交替出现，从而导致周期性压力波动，形成压力脉冲。

本发明结构简单、紧凑、主要零件只有一个，无任何运动零部件、复杂条件适应性好；可以通过改变射流振荡器入口处喷嘴宽度来改变系统平均压力降和振荡频率；采用硬质合金坚硬材料加工制造耐冲蚀性能好。

附图说明

图1为涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具结构图；

图2为图1中A—A剖面图；

图3为本发明第二实施例结构图。

1上接头，2外管，3涡流式射流振荡器，4下接头，5底板，6盖板，7 凹面涡流式射流振荡器。

Ⅰ—上接头中心流体通道；Ⅱ—射流振荡器入口；Ⅲ—射流振荡器控制道；Ⅳ—射流振荡器输出道；Ⅴ—涡流放大器径向低阻力通道；Ⅵ—涡流放大器切向高阻力通道；Ⅶ—涡流腔；Ⅷ—涡流腔出口；Ⅸ—下接头中心通道；Ⅹ—排空道；Ⅺ—射流振荡器控制腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。