[发明专利]三维振动水力振荡器及制备方法

说明书

本发明提供一种三维振动水力振荡器及制备方法，涉及石油天然气井下工具领域，它包括管体，管体内设有铸造而成的偏心涡轮，偏心涡轮的外壁与管体内壁之间构成可相对转动的滑动套接结构，在偏心涡轮设有沿轴向贯通的倾斜孔，倾斜孔与管体的轴线之间具有夹角，倾斜孔的内壁设有涡轮叶片；在管体内还设有定阀片，定阀片位于偏心涡轮偏心涡轮的下游，偏心涡轮与定阀片接触，定阀片上设有沿管体轴向贯通的过流孔，过流孔为偏心孔。制备时，型芯以倾斜的方式支承在偏心涡轮型腔内。以浇注的方式，方便大批量的制作出结构复杂的偏心涡轮，从而解决偏心涡轮的制造难题。

技术领域

本发明涉及石油天然气井下工具领域，特别是一种三维振动水力振荡器及制备方法。

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，现有技术中采用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、CN 104405287 A、CN 211648054 U中记载的结构。但是现有技术中各种方案都存在架构复杂，加工成本高昂的问题，随着井的长度增加，现有的工具也难以完全满足施工需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维振动水力振荡器，能够以较为简化的结构实现克服井下托压的问题，以较低的压耗实现径向振动和轴向振动的复合振动，且能够降低使用成本。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种三维振动水力振荡器的制备方法，能够方便的制备三维振动水力振荡器中的核心部件偏心涡轮。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种三维振动水力振荡器，它包括管体，管体内设有铸造而成的偏心涡轮，偏心涡轮的外壁与管体内壁之间构成可相对转动的滑动套接结构，在偏心涡轮设有沿轴向贯通的倾斜孔，倾斜孔与管体的轴线之间具有夹角，倾斜孔的内壁设有涡轮叶片；

在管体内还设有定阀片，定阀片位于偏心涡轮偏心涡轮的下游，偏心涡轮与定阀片接触，定阀片上设有沿管体轴向贯通的过流孔，过流孔为偏心孔。

优选的方案中，所述的涡轮叶片为沿倾斜孔内壁圆周布置的多个螺旋叶片，螺旋叶片延展的互相连接在一起。

优选的方案中，在管体靠近下游的一端还设有限位阶台，定阀片固设在限位阶台上；

偏心涡轮的倾斜孔与过流孔之间的通流截面大小随偏心涡轮旋转周期性变化。

优选的方案中，偏心涡轮的倾斜孔靠近上游的一端与管体为同心结构，靠近下游的一端与管体为偏心结构。

优选的方案中，所述的涡轮叶片位于靠近偏心涡轮上游的一端；

位于下游的一端不设涡轮叶片。

优选的方案中，在偏心涡轮的上游还固设有导流筒，导流筒内设有导流孔，导流孔为倒锥形结构，靠近上游的一端内径较大，靠近下游的一端内径较小，导流筒下游端面与偏心涡轮的端面接触；

导流孔下游内径小于或等于倾斜孔上游内径，且在该处位置同心。

优选的方案中，导流筒下游端面与偏心涡轮的端面之间设有端面密封圈；