一種水力振蕩器的制作方法

本實用新型屬于石油開采技術領域，具體涉及連接連續油管鉆具的一種水力振蕩器。

背景技術：

目前油田的鉆井已從最初的直井發展為定向井和水平井，其大斜度使得鉆具緊貼下側井壁，造成鉆具在鉆井過程中摩擦過大，嚴重影響鉆進，甚至會導致鉆壓完全不能傳遞給鉆頭，從而造成無法鉆進的嚴重后果。降低摩阻、減少常規鉆井卡鉆事故，有效傳遞鉆壓、提高常規鉆井的效率是當前鉆井工程中迫切需要解決的問題。研究發現泥漿通過鉆具時，泥漿的壓力變化會引起鉆具的振蕩，從而使鉆具緊貼井壁的靜摩擦變為動摩擦，有效減小摩阻，從而達到鉆具提速的效果。

現有水力振蕩器閥門結構多為平面偏心孔式，分為定閥片和動閥片。動閥片運動過程中，其偏心孔與定閥片的中心孔周期性的重合與錯開，過流面積作周期性的變化，使上部管內流體壓力周期性的變化，達到振蕩效果。當流通面積最小時，管柱上部壓力大，動閥片壓在定閥片上，此時施加扭矩使動閥片轉動，易使兩閥片磨損。

此外，現有水力振蕩器都帶有獨立的動力裝置，產生扭矩使閥片轉動形成水力脈沖，結構復雜。

技術實現要素：

為了解決現有技術存在的上述問題，本實用新型提供了一種水力振蕩器。以解決現有技術存在的鉆具摩阻大，影響鉆進速度以及鉆具脫壓的問題。

本實用新型所采用的技術方案為：一種水力振蕩器，包括上接頭、萬向軸和振蕩器外殼，還包括限流裝置；所述限流裝置和所述萬向軸設置于所述振蕩器外殼內；所述上接頭依次與所述振蕩器外殼和螺桿馬達定子連接；所述限流裝置與所述萬向軸連接；

所述限流裝置包括噴嘴固定環和限流噴嘴；所述限流噴嘴設置于所述噴嘴固定環內，且與其活動連接。

限流裝置控制泥漿的連通和阻斷，當阻斷通路時上部泥漿產生很大的壓力。由于鉆具連續油管的柔韌性很強，長度很長，泥漿的這個高壓使連續油管產生彈性范圍內的伸長，當壓力減小時，連續油管又縮回，周期性的壓力變化使連續油管產生一定頻率的振蕩，振蕩傳遞給鉆具，從而使鉆進過程的摩阻降低，達到傳遞鉆壓以及提高鉆速的效果。

進一步地，水力振蕩器還包括增幅裝置；所述增幅裝置一端與所述上接頭連接，另一端與所述振蕩器外殼連接

進一步地，所述增幅裝置包括增幅裝置外殼、轉輪固定環和轉輪；所述轉輪設置于所述轉輪固定環內部，通過所述轉輪固定環與所述增幅裝置外殼連接。

進一步地，所述轉輪固定環內設有流體回路；流體流經底部軸向文丘里通路、下游徑向通路、頂部軸向通路和徑向轉輪通路形成一個回路；所述徑向轉輪通路與所述底部軸向文丘里通路的中部連通。

進一步地，所述轉輪是圓柱體，與所述轉輪固定環活動連接。

轉輪只能沿徑向轉輪通路移動。

進一步地，所述限流噴嘴內部設有流體通路空腔，所述限流噴嘴壁上設置有與所述流體通路空腔連通的至少一個斜向噴嘴通孔；所述噴嘴固定環壁上與所述噴嘴通孔對應高度設置有至少一個固定環通孔。

增幅裝置由轉輪、轉輪固定環、增幅裝置外殼組成。轉輪安裝于轉輪固定環內，轉輪固定環固定在增幅裝置外殼內，增幅裝置外殼上下端為螺紋連接，分別與上端的上接頭、下端的振蕩器外殼相連。由伯努利原理可知，當氣體或液體在文丘里管里面流動，在管道的最窄處，動態壓力(速度頭)達到最大值，靜態壓力(靜息壓力)達到最小值。流體的速度因為通流橫截面面積減小而上升。整個涌流都要在同一時間內經歷管道縮小過程，因而壓力也在同一時間減小。進而產生壓力差，這個壓力差給流體提供一個外在吸力。即可簡單理解為流速增加，壓強減小。泥漿通過轉輪固定環時，將轉輪頂起，轉輪固定環內流通面積小于增幅裝置的內徑，于是形成一個壓差，將轉輪壓回，然后泥漿又將轉輪頂起。轉輪于是在轉輪固定環內跳動，不停的上下振動。

進一步地，還包括防掉螺栓和防掉鎖母；所述防掉螺栓和所述防掉鎖母螺紋連接；所述防掉螺栓一端與所述萬向軸下端連接，另一端與螺桿馬達轉子連接。

鉆具在水平鉆進過程中，水力振蕩器安裝在螺桿馬達后方，并通過防掉螺栓使螺桿馬達轉子與水力振蕩器萬向軸相連。泥漿驅動螺桿馬達轉子旋轉，通過防掉螺栓以及萬向軸將力矩傳遞給限流噴嘴，帶動限流噴嘴的旋轉。限流噴嘴上的通孔周期性地與噴嘴固定環上的通孔重合、錯開。當重合時，泥漿順利通過，在錯開狀態時，泥漿不能通過，從而產生周期性的振蕩，降低鉆進摩阻，有效傳遞鉆壓，提高鉆速。

本實用新型的有益效果為：水力振蕩器使鉆柱內泥漿產生一定頻率的周期性壓力變化，使鉆具連續油管產生軸向振蕩，增幅裝置產生徑向振蕩，使鉆進過程的摩阻降低，達到有效傳遞鉆壓、提高鉆速的效果。借用螺桿馬達的扭矩驅動限流噴嘴轉動，不需要添加額外的動力端，簡化了水力振蕩器的結構。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是噴嘴固定環和限流噴嘴裝配示意圖；

圖3是增幅裝置轉輪閉合位置示意圖；

圖4是增幅裝置轉輪開啟位置示意圖。

圖中：1、上接頭；2、萬向軸；3、振蕩器外殼；41、噴嘴固定環；411、固定環通孔；42、限流噴嘴；421、噴嘴通孔；5、增幅裝置；51、增幅裝置外殼；52、轉輪固定環；53、轉輪；61、防掉螺栓；62、防掉鎖母；71、螺桿馬達定子；72、螺桿馬達轉子。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型提供了一種水力振蕩器。

水力振蕩器外殼3與螺桿馬達定子71相連，防掉螺栓61與螺桿馬達轉子72相連，泥漿驅動螺桿馬達轉子72旋轉，帶動防掉螺栓61轉動，防掉螺栓61與萬向軸2下端連接在一起，傳遞扭矩，限流噴嘴42與萬向軸2上端連接，于是最終驅動限流噴嘴42旋轉，噴嘴固定環41上有固定環通孔411與限流噴嘴42上的噴嘴通孔421對齊，如圖2所示。當限流噴嘴42旋轉時，其上的噴嘴通孔421就周期性地與噴嘴固定環41上的固定環通孔411重合與錯開，使泥漿通道周期性地連通與閉合。連通時，泥漿正常通過，閉合時，使上部泥漿產生一個很大的壓力，于是泥漿就形成一定頻率的壓力脈沖，利用柔韌性很高的連續油管，使連續油管在其彈性范圍內作伸縮振動，將靜摩擦變為動摩擦，以減小摩擦阻力，提高鉆進效率。

水力振蕩器還包括一段特有的增幅裝置5。由增幅裝置外殼51、轉輪固定環52和轉輪53組成。工作原理為：當轉輪53處于圖3位置時，泥漿會將轉輪53推開，從而處于圖4位置。轉輪固定環52內供泥漿流通的截面積小于文丘里管外部的截面積，于是泥漿在轉輪固定環52內的流速較外部流速大，由伯努利原理知，流量一定，流速越大，壓強越小，于是轉輪53上下有壓差，且上部壓強大，將轉輪53向下推，從而使轉輪53又回到圖3位置，于是轉輪53就在轉輪固定環52內跳動，產生一個徑向的振動。

最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。