CN107956423A - 涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具 - Google Patents

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Abstract

一种涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，本发明由上接头通过螺纹与外管连接，外管另一端通过螺纹与下接头连接，外管内部上接头与下接头之间为涡流式射流振荡器，涡流式射流振荡器上端与上接头接触并用密封圈密封，涡流式射流振荡器下端与下接头接触并压紧，所述涡流式射流振荡器由底板和盖板扣合并通过螺栓紧固连接，包括一个射流振荡器入口，两个射流振荡器控制道或射流振荡器控制腔，两个射流振荡器输出道，涡流放大器径向低阻力通道和切向高阻力通道，涡流腔以及涡流腔出口构成。本发明结构简单、紧凑、主要零件仅一个，无任何运动零部件、复杂条件适应性好；通过改变射流振荡器入口处喷嘴宽度来改变***平均压力降和振荡频率，满足不同工况要求。

Description

涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具
技术领域
本发明涉及一种钻井用振荡减阻工具，特别是用于大位移井和水平井等定向钻井领域的井下压力脉冲减阻工具。
背景技术
压力脉冲减阻工具对解决大位移井、大斜度井以及水平井等定向钻井中摩阻扭矩大、钻压传递困难、钻进效率低等钻井难题提供了重要的技术方法，大幅提高了钻孔效率，缩短了油气资源勘探开发周期。
现有的压力脉冲减阻工具主要采用旋转阀脉冲原理，不同时刻阀门过流面积发生周期性变化，从而产生压力脉冲，带动工具的振动部分在轴向上做周期性的伸缩运动，改变钻杆和井壁之间的摩擦方式，提高钻进效率。但这类工具结构复杂，易损零部件较多，定子、叶轮转子等部分零件在工作中冲蚀严重，工具耐冲刷性能偏弱，使用寿命有限。
发明内容
本发明针对现有各类振荡减阻工具结构复杂、使用寿命低的问题，提供了一种涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，是由上接头通过螺纹与外管连接，外管通过螺纹与下接头连接，外管内部上接头与下接头之间为涡流式射流振荡器；涡流式射流振荡器上端与上接头接触并用密封圈密封，涡流式射流振荡器下端与下接头接触并压紧；所述涡流式射流振荡器由底板和盖板扣合并通过螺栓紧固连接，包括一个喷嘴结构的射流振荡器入口，位于涡流式射流振荡器中心顶部，射流振荡器入口左右两侧设有两个射流振荡器控制道或射流振荡器控制腔，射流振荡器入口下方设有两个射流振荡器输出道，两个射流振荡器输出道分别与一个涡流放大器径向低阻力通道以及一个涡流放大器切向高阻力通道相连通，涡流放大器径向低阻力通道和涡流放大器切向高阻力通道均与一个涡流腔连通，在涡流腔圆弧轮廓中心设有涡流腔出口，外管分别与底板与盖板之间构成两个排空道，涡流腔出口将涡流腔与排空道连通。
优选地，底板与盖板之间结合面通过精密加工至表面粗糙度0.8μm以下。
优选地，底板和盖板整体采用钨钴类硬质合金材料加工制造。
优选地，该压力脉冲发生器使用的流体介质为钻井泥浆、气体或泡沫。
可选地，在底板与盖板上各分别设置一个涡流腔出口或在底板或盖板其中之一上设置单个涡流腔出口。
可选地，涡流腔外轮廓可以是圆弧或椭圆弧。
工作原理：流体介质通过上接头中心通道进入射流振荡器入口，通过喷嘴加速后随机偏向一侧并进入到一侧的射流振荡器输出道，由于射流振荡器控制道或控制腔内部控制流作用使射流无法稳定附壁与一侧而形成射流自激振荡，当流体介质由一侧的射流振荡器输出道进入到涡流放大器径向低阻力通道，进而进入到涡流腔，并从涡流腔出口进入到排空道再进入到下接头中心通道时，涡流腔节流作用较小，流体阻力较低，***压力降较低，而当流体介质由一侧的射流振荡器输出道进入到涡流放大器切向高阻力通道，进而进入到涡流腔，并从涡流腔出口进入到排空道再进入到下接头中心通道时，涡流腔节流作用较大，流体阻力较高，***压力降较高，由于射流振荡器的自激振荡特性，使这两个过程周期***替出现，从而导致周期性压力波动，形成压力脉冲。
本发明结构简单、紧凑、主要零件只有一个，无任何运动零部件、复杂条件适应性好；可以通过改变射流振荡器入口处喷嘴宽度来改变***平均压力降和振荡频率；采用硬质合金坚硬材料加工制造耐冲蚀性能好。
附图说明
图1为涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具结构图；
图2为图1中A—A剖面图；
图3为本发明第二实施例结构图。
1上接头，2外管，3涡流式射流振荡器，4下接头，5底板，6盖板，7 凹面涡流式射流振荡器。
Ⅰ—上接头中心流体通道；Ⅱ—射流振荡器入口；Ⅲ—射流振荡器控制道；Ⅳ—射流振荡器输出道；Ⅴ—涡流放大器径向低阻力通道；Ⅵ—涡流放大器切向高阻力通道；Ⅶ—涡流腔；Ⅷ—涡流腔出口；Ⅸ—下接头中心通道；Ⅹ—排空道；Ⅺ—射流振荡器控制腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1中，上接头1通过螺纹与外管2连接，上接头1内部中部设有上接头中心通道Ⅰ；外管2通过螺纹与下接头4连接，下接头4内部设有下接头中心通道Ⅸ；外管2内部上接头1与下接头4之间为涡流式射流振荡器3；涡流式射流振荡器3上端与上接头1接触并用密封圈密封，涡流式射流振荡器3下端与下接头4接触并压紧；涡流式射流振荡器3由底板5和盖板6扣合并通过螺栓紧固连接，涡流式射流振荡器3主要包括一个射流振荡器入口Ⅱ，两个射流振荡器控制道Ⅲ或射流振荡器控制腔Ⅺ，两个射流振荡器输出道Ⅳ，一个涡流放大器径向低阻力通道Ⅴ，一个涡流放大器切向高阻力通道Ⅵ，一个涡流腔Ⅶ以及一个涡流腔出口Ⅷ，其中，射流振荡器入口Ⅱ与上接头中心通道Ⅰ连通，两个射流式振荡器输出道Ⅳ下端分别与涡流放大器径向低阻力通道Ⅴ和涡流放大器切向高阻力通道Ⅵ上端相连通，涡流放大器径向低阻力通道Ⅴ和涡流放大器切向高阻力通道Ⅵ下端均与涡流腔Ⅶ相连通；外管2分别与底板5与盖板6之间构成两个排空道Ⅹ，涡流腔出口Ⅷ将涡流腔Ⅶ与排空道Ⅹ连通；排空道Ⅹ与下接头中心通道Ⅸ连通。
实施例1
图1示出了根据本发明的第一种实现形式，包括上接头1通过螺纹与外管2 连接，外管2通过螺纹与下接头4连接，外管2内部上接头1与下接头4之间为涡流式射流振荡器3，涡流式射流振荡器3主要包括一个射流振荡器入口Ⅱ，两个射流振荡器控制道Ⅲ，两个射流振荡器输出道Ⅳ，一个涡流放大器径向低阻力通道Ⅴ，一个涡流放大器切向高阻力通道Ⅵ，一个涡流腔Ⅶ以及一个涡流腔出口Ⅷ，涡流式射流振荡器3上端与上接头1接触并用密封圈密封，涡流式射流振荡器3下端与下接头4接触并压紧。
实施例2
图3示出了根据本发明的第二种实现形式，包括上接头1通过螺纹与外管2 连接，外管2通过螺纹与下接头4连接，外管2内部上接头1与下接头4之间为涡流式射流振荡器3，涡流式射流振荡器3主要包括一个射流振荡器入口Ⅱ，两个射流振荡器控制腔Ⅺ，两个射流振荡器输出道Ⅳ，一个涡流放大器径向低阻力通道Ⅴ，一个涡流放大器切向高阻力通道Ⅵ，一个涡流腔Ⅶ以及一个涡流腔出口Ⅷ，涡流式射流振荡器3上端与上接头1接触并用密封圈密封，涡流式射流振荡器3下端与下接头4接触并压紧。

Claims (6)

1.涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于：由上接头通过螺纹与外管连接，外管另一端通过螺纹与下接头连接，外管内部上接头与下接头之间为涡流式射流振荡器，涡流式射流振荡器上端与上接头接触并用密封圈密封，涡流式射流振荡器下端与下接头接触并压紧，所述涡流式射流振荡器由底板和盖板扣合并通过螺栓紧固连接，包括一个喷嘴结构的射流振荡器入口，位于涡流式射流振荡器中心顶部，射流振荡器入口左右两侧设有两个射流振荡器控制道或射流振荡器控制腔，射流振荡器入口下方设有两个射流振荡器输出道，两个射流振荡器输出道分别与涡流放大器径向低阻力通道以及涡流放大器切向高阻力通道相连通，涡流放大器径向低阻力通道和涡流放大器切向高阻力通道均与涡流腔连通，在涡流腔圆弧轮廓中心设有涡流腔出口，外管分别与底板与盖板之间构成两个排空道，涡流腔出口将涡流腔与排空道连通。
2.如权利要求1所述的涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于：底板与盖板之间结合面的表面粗糙度低于0.8μm。
3.如权利要求1所述的涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于：底板和盖板整体采用钨钴类硬质合金材料。
4.如权利要求1所述的涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于：所述的压力脉冲减阻工具使用的流体介质为钻井泥浆、气体或泡沫。
5.如权利要求1所述的涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于：在底板与盖板上分别设置一个涡流腔出口，或在底板、盖板其中之一上设置单个涡流腔出口。
6.如权利要求1所述的涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于：涡流腔外轮廓是圆弧或椭圆弧。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109209231A (zh) * 2018-11-15 2019-01-15 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司 一种液力脉动下套管装置及方法
CN110043191A (zh) * 2019-04-23 2019-07-23 西南石油大学 可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具
CN110424933A (zh) * 2019-08-15 2019-11-08 东营市元捷石油机械有限公司 一种增油器
CN110559895A (zh) * 2019-09-20 2019-12-13 中南大学 振荡射流式微纳米气泡发生装置
CN113236214A (zh) * 2021-06-05 2021-08-10 西南石油大学 一种自激型脉冲式涡流井下排采工具
CN113309512A (zh) * 2021-05-25 2021-08-27 吉林大学 耐冲蚀耐腐蚀硬质合金泥浆脉冲发生器转子及其制备方法
CN113756722A (zh) * 2021-09-29 2021-12-07 中南大学 振荡射流式压力脉冲发生装置
CN113863861A (zh) * 2021-10-22 2021-12-31 中南大学 一种单反馈通道涡流腔式压力脉冲发生装置
CN113953132A (zh) * 2021-10-20 2022-01-21 中南大学 一种水力射流振荡器元件
CN116005498A (zh) * 2022-12-03 2023-04-25 中南大学 一种高铁离缝修复用脉动注浆装置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8719782D0 (en) * 1987-08-21 1987-09-30 Shell Int Research Pressure variations in drilling fluids
US5505262A (en) * 1994-12-16 1996-04-09 Cobb; Timothy A. Fluid flow acceleration and pulsation generation apparatus
CA2354994A1 (en) * 2001-01-09 2002-07-09 Bruno Walter Acoustic flow pulsing apparatus and method for drill string
US20120292018A1 (en) * 2011-05-18 2012-11-22 Thru Tubing Solutions, Inc. Vortex Controlled Variable Flow Resistance Device and Related Tools and Methods
CA2787570A1 (en) * 2011-08-23 2013-02-23 Weatherford/Lamb, Inc. Pulsing tool
WO2015023904A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Cauldron Oil Tools, Llc Axial oscillation device
CN104405287A (zh) * 2014-10-19 2015-03-11 长江大学 一种钻井用双脉冲水力振荡器
CN105332655A (zh) * 2015-11-26 2016-02-17 长江大学 一种三维水力振荡器
US9316065B1 (en) * 2015-08-11 2016-04-19 Thru Tubing Solutions, Inc. Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
CA3007461A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 AOI (Advanced Oilfield Innovations, Inc.) Down-hole vibrational oscillator
CN106368609A (zh) * 2016-11-09 2017-02-01 西南石油大学 射流振荡工具
CN106481273A (zh) * 2016-11-09 2017-03-08 西南石油大学 射流振荡实现轴向冲击的钻井工具
CN207583317U (zh) * 2017-12-19 2018-07-06 中南大学 涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205100878U (zh) * 2015-11-26 2016-03-23 长江大学 一种三维水力振荡器
CN206668157U (zh) * 2017-03-25 2017-11-24 四机赛瓦石油钻采设备有限公司 一种自激式水力振荡器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8719782D0 (en) * 1987-08-21 1987-09-30 Shell Int Research Pressure variations in drilling fluids
US5505262A (en) * 1994-12-16 1996-04-09 Cobb; Timothy A. Fluid flow acceleration and pulsation generation apparatus
CA2354994A1 (en) * 2001-01-09 2002-07-09 Bruno Walter Acoustic flow pulsing apparatus and method for drill string
US20120292018A1 (en) * 2011-05-18 2012-11-22 Thru Tubing Solutions, Inc. Vortex Controlled Variable Flow Resistance Device and Related Tools and Methods
CN103547767A (zh) * 2011-05-18 2014-01-29 过油管解决方案服务有限公司 涡流控制可变流阻装置及其相关工具和方法
CA2787570A1 (en) * 2011-08-23 2013-02-23 Weatherford/Lamb, Inc. Pulsing tool
WO2015023904A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Cauldron Oil Tools, Llc Axial oscillation device
CN104405287A (zh) * 2014-10-19 2015-03-11 长江大学 一种钻井用双脉冲水力振荡器
CA3007461A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 AOI (Advanced Oilfield Innovations, Inc.) Down-hole vibrational oscillator
US9316065B1 (en) * 2015-08-11 2016-04-19 Thru Tubing Solutions, Inc. Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
CN105332655A (zh) * 2015-11-26 2016-02-17 长江大学 一种三维水力振荡器
CN106368609A (zh) * 2016-11-09 2017-02-01 西南石油大学 射流振荡工具
CN106481273A (zh) * 2016-11-09 2017-03-08 西南石油大学 射流振荡实现轴向冲击的钻井工具
CN207583317U (zh) * 2017-12-19 2018-07-06 中南大学 涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"钻井机械设备", 中国石油文摘, no. 03 *
张从德, 姜伟, 刘淑萍, 赵炜, 程宝生, 乔保林: "连续油管喷射工艺技术的进展", 石油机械, no. 08 *
焦利芳;李凤臣;: "添加剂湍流减阻流动与换热研究综述", 力学进展, no. 03 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109209231A (zh) * 2018-11-15 2019-01-15 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司 一种液力脉动下套管装置及方法
CN110043191A (zh) * 2019-04-23 2019-07-23 西南石油大学 可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具
CN110424933A (zh) * 2019-08-15 2019-11-08 东营市元捷石油机械有限公司 一种增油器
CN110559895A (zh) * 2019-09-20 2019-12-13 中南大学 振荡射流式微纳米气泡发生装置
CN113309512A (zh) * 2021-05-25 2021-08-27 吉林大学 耐冲蚀耐腐蚀硬质合金泥浆脉冲发生器转子及其制备方法
CN113236214A (zh) * 2021-06-05 2021-08-10 西南石油大学 一种自激型脉冲式涡流井下排采工具
CN113756722A (zh) * 2021-09-29 2021-12-07 中南大学 振荡射流式压力脉冲发生装置
CN113756722B (zh) * 2021-09-29 2022-07-26 中南大学 振荡射流式压力脉冲发生装置
CN113953132A (zh) * 2021-10-20 2022-01-21 中南大学 一种水力射流振荡器元件
CN113863861A (zh) * 2021-10-22 2021-12-31 中南大学 一种单反馈通道涡流腔式压力脉冲发生装置
CN116005498A (zh) * 2022-12-03 2023-04-25 中南大学 一种高铁离缝修复用脉动注浆装置
CN116005498B (zh) * 2022-12-03 2023-08-18 中南大学 一种高铁离缝修复用脉动注浆装置

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Publication number Publication date
CN107956423B (zh) 2024-04-05

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