[实用新型]一种新型脉冲发生器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型脉冲发生器装置，特别适用于地质钻探和油气勘探深井、超深井钻井作业。

背景技术

目前我国地质勘探和油气勘探开发不断向深部地层发展，深井超深井钻探的数量逐年增多，钻进过程中遇到复杂情况增多。随着深度的增加，井底围压和地层岩石强度增大，可钻性差，不易破碎，井底岩屑压持效应加剧，加之水力能量大幅递减，在地面机泵功率不变的条件下，井底钻头可用水马力急剧下降，破岩机械能量不足，水力破岩、清岩能力也随之减弱，在很多情况下由于岩屑不能及时清除而重复破碎，甚至造成钻头泥包，导致钻进机械钻速低、周期长、成本高，直接影响到开发速度和成本。

水力脉冲发生器是一种将进入钻头的常规连续流动调制成水力脉冲射流，改变井底流场的压力状况，进而提高机械钻速的井下钻井工具。目前现行的水力脉冲发生器主要有三种，第一种井下液力推进器依靠工具活塞产生钻压，水力脉冲效果不好；第二种水力脉冲循环阀负压脉冲效果好，但结构复杂，且钻井液中含有的固相颗粒易对调制器内部零件造成磨损；第三种脉冲射流钻井装置调制生成的水力脉冲存在脉冲幅值和幅度偏低、工具寿命较短等问题；并且这些脉冲发生器只适用于石油勘探钻井作业，而小口径地质钻探领域研究及应用尚属空白。由于深井、超深井地质情况复杂，在高温、高压、旋转、冲击等综合钻进工况下工作，对脉冲发生器的抗拉、抗压、抗扭、抗冲击能力都有非常高的要求，这就要求脉冲发生器具有高的压力波动、较好的综合性能以及较长的使用寿命，因此有必要研究一种新型的脉冲发生器装置，提高机械钻速，降低钻进成本。

发明内容

本实用新型提供一种结构简单，具有较高水力脉冲幅值和幅度，使用寿命长，特别适用于地质钻探和油气勘探深井、超深井钻井作业的脉冲发生器装置。该脉冲发生器安装在钻头和钻铤或者井下动力钻具之间，将进入钻头的常规连续流动调制成脉冲空化旋转双射流，在井底产生水力脉冲、空化冲蚀、局部负压、旋转双射流效应，有效改善井底流场，减少压持效应，提高井底净化和辅助破岩、清岩效果，充分发挥机械和水力能量作用，提高机械钻速，降低钻进成本。

该新型脉冲发生器装置由变径接头、弹性挡圈、导流体、本体、叶轮总成、自激振荡喷嘴组成。所述变径接头和所述本体为两端加工有螺纹扣的中空管状体；所述变径接头一端与钻铤或者井下动力钻具连接；所述本体的上母接头与所述变径接头另一端连接为钻井液入口端，本体的下母接头与钻头连接为钻井液出口端，在所述本体钻井液入口端与所述本体钻井液出口端之间构成容置腔，其内依次设有弹性挡圈、导流体、叶轮总成和自激振荡喷嘴；所述弹性挡圈位于所述本体的卡槽内，防止所述导流体轴向窜动；所述导流体带有斜坡流道；所述叶轮总成由叶轮、叶轮座、叶轮轴、轴套、弹性挡圈及锁紧螺钉组成，轴套和叶轮座通过螺纹扣连接，锁紧螺钉锁紧轴套，防止轴套轴向窜动卡死叶轮，叶轮安装在叶轮轴上，通过轴套安装在叶轮座上，叶轮轴两端弹性挡圈防止叶轮轴轴向窜动卡死叶轮；所述本体容置腔底部设有凹平面，构成定位端面；所述自激振荡喷嘴位于所述本体的定位端面上，底部带有螺旋导向流道和扩散角。

优选地，所述变径接头下端和所述本体上端连接，便于安装所述本体容置腔内部零件。

优选地，所述本体容置腔底部设有凹平面，构成定位端面。

优选地，所述导流体入口截面加工有螺纹工艺孔，便于安装、拆卸和更换零部件；所述导流体与所述叶轮座配合处设有定位凸缘，便于安装定位所述叶轮；所述导流体出口截面处设有加工台肩，增强耐磨耐冲蚀能力；所述导流体带有斜坡通道，入口截面大于出口截面。

优选地，所述叶轮座侧面有两个贯通螺纹孔，所述贯通螺纹孔与所述容置腔的轴线相垂直；所述叶轮座入口端有两个螺纹孔，与所述贯通螺纹孔相贯，用于安装锁紧螺钉，防止所述轴套轴向窜动卡死叶轮。

优选地，所述叶轮轴围绕所述轴套转动，所述叶轮轴两端装有弹性挡圈，防止所述叶轮轴轴向窜动卡死叶轮。

优选地，所述轴套外加工有螺纹，通过螺纹扣与所述叶轮座的贯通螺纹孔联接；所述轴套一端有贯通式槽，便于安装拆卸。

优选地，所述自激振荡喷嘴为多段截面圆形流道，底部带有螺旋导向流道和扩散角。