[发明专利]可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具

说明书

本发明公开了一种可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具，包括锁紧接头、直线流道、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、振荡外壳、锁紧螺栓、螺栓垫片、锁紧螺母。本发明的射流振荡工具，利用钻井液压力，通过射流元件产生射流振荡作用，钻井液在射流元件内循环，由于射流元件特殊的流道结构设计，钻井液在射流元件内部流道内可以产生附壁与切换作用，通过自循环控制，产生自激射流振荡，形成脉冲压力波动。本发明的可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具可将钻井液的液压能转变为机械能，产生射流振荡，形成脉冲压力波动，结构简单，组装和拆卸方便，安全可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种用于是石油天然气工程领域的新型钻井工具，尤其是可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具。

背景技术

随着石油工业的发展，为了获得更好的经济利益，进行深井、超深井、大位移井和长距离水平井等复杂结构井开发已经成为石油天然气领域的必然趋势。其中大位移水平井是当今石油工业的热点之一，在钻大位移井钻井过程中，存在大位移水平井摩阻、扭矩过大、井眼净化困难等问题。由于钻井摩阻过大，容易导致钻柱托压、钻井扭矩传递困难等问题，使钻头破岩效率降低，从而影响整个钻井工程，如何解决水平井钻进过程中的大摩阻问题已经成为钻井领域亟待解决的关键技术。

现代钻井技术，尤其是在页岩气、页岩油开发过程中，常常使用振动工具降低钻井摩阻，提高机械钻速。压力脉冲振动工具利用钻井液能量，通过工具作用，产生脉冲压力波动，使钻柱以某一频率产生振动，既能够大大提高钻井速度，也能减少钻井事故，提高钻井安全性，降低钻井成本，非常适合目前开发特殊油藏的超深井、高难度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等特殊工艺井导向钻井的需要。所以，从整个石油工业的发展来看，该项技术的研发有着极其重要的意义，在保证经济效益的基础上，也能够满足页岩气和致密气等非常规油气资源高效开发的迫切需求，所以进行压力脉冲振动工具的开发不仅具有重要的研究价值，还具有广阔的市场前景，值得进行深入研究与实践。

发明内容

为了探索解决背景技术中所述的水平井钻井摩阻大，机械钻速低，提高钻头破岩效率问题，本发明提供了一种可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具。本发明的射流振荡工具，利用钻井液压力，通过射流元件产生射流振荡作用，钻井液在射流元件内循环，由于射流元件特殊的流道结构设计，钻井液在射流元件内部流道内可以产生附壁与切换作用，通过自循环控制，产生自激射流振荡，形成脉冲压力波动，实现钻井过程的减摩降阻和提速增效。

本发明的技术方案是：可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具包括锁紧接头、直线流道、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、振荡外壳、锁紧螺栓、螺栓垫片、锁紧螺母；所述的射流元件位于振荡外壳内部，通过锁紧接头对射流元件进行轴向定位，射流元件上开设有循环流道与螺栓孔，通过安装锁紧螺栓、螺栓垫片和锁紧螺母将对称布置的射流元件进行锁紧，使组合后的射流元件内部形成封闭的循环流道；所述的对称布置的射流元件在进行锁紧时首先安装轴线位置的锁紧螺栓、螺栓垫片和锁紧螺母，轴线位置的锁紧螺栓作为定位销使用，再安装其余位置的锁紧螺栓、螺栓垫片和锁紧螺母；所述的对称布置的射流元件在组合好后，一起安装到振荡外壳，再通过螺纹连接将锁紧接头安装到振荡外壳后端，将锁紧接头安装好后，将连接位置的缝隙通过焊接方式，将锁紧接头和振荡外壳固连在一起，再对焊缝位置进行打磨抛光，保证工具的表面粗糙度。

所述的循环流道由直线流道、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、左出口流道组成，钻井液通过锁紧接头进入工具内部后，首先进入直线流道，通过直线流道形成高速入射流，然后通过左入射流道和右入射流道形成左右均匀射流，在右分流劈和左分流劈的作用下，一部分流体从右出口流道和左出口流道流出，通过振荡外壳下端出口向下流动，其余流体通过左回流流道和右回流流道回流至直线流道出口位置，推动入射流产生偏转，使流体随机地向左入射流道和右入射流道切换，形成单一入射流，当流体回流后，再次推动入射流换向，形成周期性的附壁与切换，产生脉冲压力波动。