[发明专利]一种水力振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，特别是一种水力振荡器。

背景技术

目前油田钻井已从原来的定向井逐渐向水平井发展，由于钻具在加压过程中使钻具在水平钻进过程中向下侧井壁贴近，造成钻具在钻进过程中摩擦过大，严重影响钻进，甚至造成钻具脱压不能加压到钻头。降低摩阻、减少常规钻井卡钻事故，增加动钻压、提高常规钻井的效率是当前钻井工程中迫切需要解决的问题。研究发现钻具通过泥浆时可造成泥浆压力大小变化，从而引起该钻具规律性的振荡，进而使钻具在钻进过程中产生振荡，可达到减少钻具在钻进过程的阻力，从而达到钻具提速的效果。

目前钻井主要通过复合钻进和井下动力工具滑动钻进两种钻进方式。由于这些复杂结构沿程水力损耗增大, 井底钻头可用水马力相当低, 一般都是靠钻柱自身重量向钻头施加钻压破碎岩石。然而在大斜度井、大位移井及水平井的钻井施工中，这些传统的加压方式受到一定的限制，其存在的主要问题是：

1、由于井斜较大，钻柱自身重量在井眼方向的分量小或近似为零，很难满足预先设计的钻压；

2、水平井中，由于钻柱自身重量对井壁的正压力大，增大了钻具在井壁上的摩阻，从而制约了向钻头上施加有效的钻压；

3、对于水平井，由于施工的水平段越来越长，然而在井斜大的井段施工过程中，往往会出现托压、粘卡等现象；

4、对于复合钻进、尤其是在井下动力工具滑动钻进过程中，无法保证给钻头施加真实、有效的钻压，严重影响全井平均机械钻速及钻井周期。

以上问题的出现，都将会导致泥浆振荡幅度小，容易产生沉积，最终出现钻具卡滞现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种振荡效果好的水力振荡器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种水力振荡器，包括外壳、环形螺杆泵、活塞和流量调节盘，外壳为中空圆柱体结构，所述环形螺杆泵安装外壳的内侧，环形螺杆泵的中心孔内固定有活塞缸，活塞配合安装在活塞缸内，活塞的下表面中心处连接有导杆，导杆的下端穿过活塞缸，活塞的下表面与活塞缸内侧底面之间还设置有弹簧，活塞缸的外侧套装有过流盘和流量调节盘，过流盘位于环形螺杆泵的下侧，且与环形螺杆泵传动连接，流量调节盘位于过流盘下方，流量调节盘的外缘固定在外壳的侧壁上。

所述的过流盘包括过流盘底板、环形凸起和过流孔，过流盘底板为圆环形结构，环形凸起同轴设置在过流盘底板的上方，过流盘底板的板面上沿周向设置有多个过流孔。

所述的流量调节盘为圆环形结构，流量调节盘上沿轴向设置有多个调节孔。

多个过流孔的轴线所在的圆柱面与多个调节孔的轴线所在的圆柱面为同一圆柱面。

本发明具有以下优点：

在钻井液的作用下，环形螺杆泵转动，带动过流盘转动，而流量调节盘固定在外壳内壁上，处于相对静止的状态，从而使得过流盘与流量调节盘上的孔的大小发生周期性变化，造成流量的变化，也就造成了上腔钻井液压力的变化，继而产生振荡现象。环形螺杆泵只要有流量，泵就能转动，在过流盘与流量调节盘间只有流量大小的变化，不会产生断流，因此环形螺杆泵可以不停的转动。

环形螺杆泵与活塞采用并联，钻井液压降能量损失小，可以充分利用钻井液能量，达到更好的振荡效果。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为过流盘的俯视结构示意图；

图3 为流量调节盘的俯视结构示意图；

图中：1-外壳，2-环形螺杆泵，3-活塞缸，4-活塞，5-导杆，6-弹簧，7-过流盘，8-流量调节盘，9-过流盘底板，10-环形凸起，11-过流孔，12-调节孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种水力振荡器，包括外壳1、环形螺杆泵2、活塞4和流量调节盘8，外壳1为中空圆柱体结构，所述环形螺杆泵2安装外壳1的内侧，环形螺杆泵2的中心孔内固定有活塞缸3，活塞4配合安装在活塞缸3内，活塞4的下表面中心处连接有导杆5，导杆5的下端穿过活塞缸3，活塞4的下表面与活塞缸3内侧底面之间还设置有弹簧6，活塞缸3的外侧套装有过流盘7和流量调节盘8，过流盘7位于环形螺杆泵2的下侧，且与环形螺杆泵2传动连接，流量调节盘8位于过流盘7下方，流量调节盘8的外缘固定在外壳1的侧壁上。