[发明专利]一种涡轮激发的水力谐波高倍增强振动器

说明书

本发明涉及一种涡轮激发的水力谐波高倍增强振动器，属石油、天然气开采井下工具技术领域。该振动器由振动器本体构成，振动器本体由振动器壳体、涡轮轴、旋转截流块、固定截流块和谐振增强件构成；振动器壳体内装有涡轮轴；涡轮轴下方的壳体阶梯通孔内固装有谐振增强件，谐振增强件与涡轮轴之间装有旋转截流块和固定截流块。该振动器的谐振增强件上设置有三个不等经的谐振腔，可形成赫姆霍兹效应并高倍增强放大高压钻井液的脉冲效果，由此产生的轴向脉冲引起管串蠕动，由此使得压力传递效率更高，缓解托压效果更好。解决了现有水力振荡器由于结构原因，导致振动功率有所欠缺，不能彻底解决钻杆与井壁之间存在的摩阻和托压的问题。

技术领域

本发明涉及一种涡轮激发的水力谐波高倍增强振动器，属石油、天然气开采井下工具技术领域。

背景技术

随着钻井深度不断增加，井深结构越发复杂，长水平、大斜度及多分支水平井等的数量增加等问题的日益突出，我国油气资源勘探开发已进入难开采时代，

目前工程中将上述复杂油气井归结为非常规油气资源。其中，部分非常规井由于地层岩性致密，可钻性差，使用常规钻井方式钻井时，钻井周期长，钻井过程中遇到的复杂情况多，在水平段钻井过程中由于钻杆与井壁贴合以及钻屑返出效率低的原因导致钻杆与井壁之间存在较大的摩阻，出现托压现象，使得钻压传递效率降低，水平钻进长度和钻速降低，容易引起粘卡等井下复杂事故的发生。导致钻井成本也急剧增加，直接影响到油田的勘探开发速度和成本。为解决上述问题，通常在工具管串上加装水力振荡器，加装的水力振荡器可产生周期性脉冲振动，该周期性的脉冲振动可以很好地降低摩阻，提高钻井效率；但是由于现有水力振荡器的结构原因，振动功率有所欠缺，不能彻底解决钻杆与井壁之间存在的摩阻和托压问题，因此有必要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种通过液体驱动涡轮激发谐波，并对该谐波进行放大，使其产生高倍增强的水力脉冲，从而使工具具备自振能力，进而减少管柱与井眼之间的摩阻，提高钻进过程中钻压传递的涡轮激发的水力谐波高倍增强振动器。

本发明的技术方案是：

一种涡轮激发的水力谐波高倍增强振动器，它由振动器本体构成，其特征在于：所述的振动器本体由振动器壳体、涡轮轴、旋转截流块、固定截流块和谐振增强件构成；振动器壳体的阶梯通孔内呈上下间隔状过盈安装有上限位块和下限位块，上限位块和下限位块之间通过上下对称设置的止推轴承安装有涡轮轴；涡轮轴下方的壳体阶梯通孔内固装有谐振增强件，谐振增强件与涡轮轴之间的壳体阶梯通孔内呈上下状安装有旋转截流块和固定截流块，涡轮轴底部与旋转截流块固定连接；旋转截流块与固定截流块滑动接触连接。

所述的涡轮轴顶端安装有端盖，端盖通过固定螺栓与上限位块固定连接。

所述的上限位块和下限位块之间的涡轮轴上装有涡轮转子，上限位块和下限位块之间的壳体内壁上设置有涡轮定子。

所述的上限位块和下限位块上分别设置有冲击过流孔。

所述的固定截流块呈圆盘状，固定截流块上对称设置有脉冲孔。

所述的旋转截流块上对称设置有液流孔，旋转截流块下表面与脉冲孔对应状固装有堵杆，液流孔与堵杆呈十字交叉设置；堵杆底部端头设置有堵头；堵头与脉冲孔滑动接触连接。

所述的谐振增强件呈圆柱状，谐振增强件上由上至下依次设置有入口谐振腔、中部谐振腔和出口谐振腔；中部谐振腔与出口谐振腔连通；入口谐振腔通过连通孔与中部谐振腔连通；所述的入口谐振腔、中部谐振腔和出口谐振腔由上至下依次呈阶梯状设置。

所述的出口谐振腔由间隔状设置的左谐振腔室和右谐振腔室连构成；左谐振腔室和右谐振腔室之间通过间隔设置的横向孔连通。

所述的左谐振腔室和右谐振腔室底部分别设置有收缩喷口；左谐振腔室和右谐振腔室直径相等。

本发明的有益效果是：