[发明专利]射流增程水力振荡器

说明书

本发明提供一种射流增程水力振荡器，包括外套筒，外套筒内固设有涡腔体，涡腔体用于产生振动，在涡腔体的下游设有活塞体，活塞体与活塞套筒滑动套接，活塞体设有轴向通孔，在活塞体远离涡腔体的端头设有活塞头，活塞头设有与轴向通孔连通的中空腔体，活塞头的自由端封闭，在侧壁设有活塞头侧流孔；在活塞头的中空腔体内设有沿轴向滑动的滑环，滑环与穿过活塞头的连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端与固定座固定连接，固定座与活塞套筒固定连接，滑环位于活塞头侧流孔的边缘位置，以使滑环行程的一端部分的覆盖活塞头侧流孔。通过采用活塞头和滑环的结构，使活塞体与活塞套筒之间的振幅增大，输出效率高。

技术领域

本发明涉及石油钻采设备领域，特别是一种射流增程水力振荡器。

背景技术

目前油田的钻井已从直井发展为定向井和水平井，钻具通常紧贴下侧井壁，钻具在井壁的摩擦过大，影响钻进效率，使钻压难以传递至钻头。为克服该缺陷，现有技术中出现了水力振荡器的方案，通过水力振荡器将钻具的静摩擦变为动摩擦，以降低摩阻。现有的水力振荡器通常有三种结构，1、螺杆马达结构，通过螺杆驱动动片旋转，使动片与静片之间的孔的通流截面发生周期变化从而产生振动。存在的问题是，该方案的压耗较高，通常达到3~4 Mpa，而且使用寿命通常低于500小时，而且螺杆马达的价格非常高昂，例如类似中国专利文献CN205778542U中的结构。2、射流结构，利用涡腔体产生振动，利用压力介质的周期变化产生高频振动，但是该方案的压耗仅有0.2-0.3 Mpa，频率较高，且频率无法控制。例如中国专利文献CN104963624A中的结构。3、涡轮结构，通过涡轮转子驱动动片旋转，使动片与静片之间的孔的通流截面发生周期变化从而产生振动。该方案存在的问题是，结构较为复杂，转动部件过多，成本高昂，损耗较高，且涡轮转子转速较高，使工具的输出频率较高，不易控制，使用寿命也较短。例如中国专利文献CN104895517A中记载的结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种射流增程水力振荡器，能够克服现有技术中的缺陷，能够产生符合井下施工需要的振动形态，包括合适的振幅和振动频率，且压耗较低，活动部件少，使用寿命长。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种射流增程水力振荡器，包括外套筒，外套筒内固设有涡腔体，涡腔体用于产生振动，在涡腔体的下游设有活塞体，活塞体与活塞套筒滑动套接，在活塞体与活塞套筒之间设有碟簧，碟簧用于驱使活塞体和活塞套筒更接近；活塞体的外壁设有外花键段，活塞套筒的内壁设有内花键段，外花键段与内花键段滑动啮合，以相对滑动并传递扭矩，活塞体设有轴向通孔，在活塞体远离涡腔体的端头设有活塞头，活塞头设有与轴向通孔连通的中空腔体，活塞头的自由端封闭，在侧壁设有活塞头侧流孔；

在活塞头的中空腔体内设有沿轴向滑动的滑环，滑环与穿过活塞头的连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端与固定座固定连接，固定座与活塞套筒固定连接，滑环位于活塞头侧流孔的边缘位置，以使滑环行程的一端部分的覆盖活塞头侧流孔。

优选的方案中，连接杆与活塞头滑动密封连接。

优选的方案中，所述的滑环为环状结构，滑环的外壁与活塞头的内壁滑动密封连接，滑环的内壁通过多个第一横向连接杆与连接杆固定连接，第一横向连接杆之间的空隙构成过流通道。

优选的方案中，固定座的外壁与活塞套筒固定连接，固定座通过多个第二横向连接杆与连接杆固定连接，第二横向连接杆之间的空隙构成过流通道。

优选的方案中，所述的活塞头侧流孔成径向布置或向下游的方向倾斜布置，在活塞头的端面还设有沿轴向的活塞头出流道，活塞头出流道与活塞头侧流孔连通；

所述的活塞头侧流孔为多个，活塞头出流道相应的为多个。

优选的方案中，所述的滑环位于活塞头侧流孔的上游侧；

当活塞体与活塞套筒相对运动，滑环的行程一端完全离开活塞头侧流孔。