[实用新型]新型无反馈流道水力振荡器

说明书

本实用新型可用于石油、页岩气等开采设备设计制造技术领域，具体是一种新型无反馈流道水力振荡器，包括外筒及置于外筒内的流道体，所述流道体内设有连通流体入口和流体出口的流体转换腔，流体转换腔内设有劈尖，该劈尖把流体转换腔分隔成分流室和涡流室，及连通分流室和涡流室的切换流道，该切换流道有两条，且相对于流道体中轴线对称。并且在流体入口与分流室之间还有两个关于流道体中轴线对称的卷吸引射腔。相比较于传统的自激式水力振荡器减少了由于反馈流道带来的阻力。提供一种新型无反馈流道水力振荡器，工具尺寸短、结构紧凑，没有任何可以活动的部件和密封件，提高了可靠性和延长了振荡器的使用寿命。

技术领域

本实用新型可用于石油、页岩气等开采设备设计制造技术领域，具体是一种新型无反馈流道水力振荡器。

背景技术

随着资源勘探开发的不断增加，大位移井、长水平段水平井越来越多，钻井过程中井下摩阻越来越大，常出现托压、压差卡钻等问题。水力振荡器是一种用于水平井、大斜度井、大位移井等定向井的管柱延伸工具，井内循环的流体通过水力振荡器后产生周期性的振动载荷，产生冲击力改善井底岩石应力状态，提高钻头破岩效率。

现场投入应用的水力振荡器形式多样，水力振荡器产生的振动能将钻具与井壁间的静摩擦转变为动摩擦，降低摩阻，进而解决托压问题，现有水力振荡器减摩降阻效果明显，经济效益较好。但也或多或少存在一些问题：1、动件和橡胶件，因而耐高温和腐蚀性能较差；2、压耗较大、成本较高；3、排量范围小，影响施工作业；4、产品结构复杂，压耗普遍偏大；5、抗冲蚀能力不足，影响使用寿命； 6、含有活动部件和橡胶密封组件，可靠性不高。

而对于现有的自激式的水力振荡器可以解决上述问题，但也存在不足之处。传统的自激水式力振荡器有一个显著的限制，就是它需要基于反馈管道才能产生振动射流。反馈管道的存在会造成振荡器的阻力相比一般的直射流喷嘴大得多

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种新型无反馈流道水力振荡器，工具尺寸短、结构紧凑，没有任何可以活动的部件和密封件。

为实现上述技术目的，本实用新型提供的方案是：新型无反馈流道水力振荡器，包括外筒及置于外筒内的流道体，所述流道体内设有连通流体入口和流体出口的流体转换腔，流体转换腔内设有劈尖，该劈尖把流体转换腔分隔成分流室和涡流室，及连通分流室和涡流室的切换流道，该切换流道有两条，且相对于流道体中轴线对称。并且在流体入口与分流室之间还有两个关于流道体中轴线对称的卷吸引射腔。

高速射流卷吸流体:

由喷嘴喷出的射束，流线平直，周围环境压力均匀，射束所受外力的合力为零，根据牛顿运动力学的第二定律可知其动量通量沿程守恒即。

式中，为射流沿程(x方向)各过流横断面的质量通量，其值恒为正；Q(x)为射流沿程(x方向)各过流横断面的体积流量，ρ为流体的密度；u(x) 为在纵向坐标为x的横断面上按各微元面积的质量通量加权的平均流速，也为x 的函数。而真实流体(水与空气)所具有的粘性又决定了各断面的机械动能中的一部分不断地转化为热能而耗散。所以，流体所具有的动能会沿程递减。

用代表单位质量流体的动能，则动能沿程递减的特性可用式(2)表达。

射流既然存在且沿x轴方向向前流动，其流速u(x)当然大于零，故式(2)表明:

展开式(1)可得:

式(4)移项可得: