CN108060892A - 钻井用脉冲压力发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油天然气钻探开发技术领域，特别涉及一种钻井用脉冲压力发生装置。该装置的工具本体由两个对称设计的柱状部件通过螺栓连接闭合而成，工具本体内设置有水眼，水眼与喷射腔相连，喷射腔输出端设计分流劈，分流劈的顶端为圆弧状凹劈，分流劈两侧为与喷射腔相连通的输入流道Ⅰ和输入流道Ⅱ，输入流道Ⅰ和输入流道Ⅱ分别与分流劈尾端的出口连通。本发明实现了结构简单，可采用硬质合金材料制造，耐冲蚀，不存在橡胶及活动部件，其性能和寿命不受工作温度、压力、工作介质等因素的影响，提高工具的使用寿命，降低生产成本，长度短，外径尺寸不受限制，可以满足目前各种尺寸油气井井眼对工具尺寸的要求。
Description
技术领域：
本发明涉及石油天然气钻探开发技术领域，特别涉及一种钻井用脉冲压力发生装置。
背景技术：
脉冲压力发生装置作为一种井底动力装置，驱动其他执行机构运动而产生有益效果，广泛应用于石油天然气钻探等领域。目前水力振荡器、钻井旋冲工具、压力脉冲解堵工具等井下工具脉冲压力发生装置最常用的结构是螺杆和涡轮，它们通过自身的结构使输入的流体压力发生变化，产生的脉冲压力驱动其他执行机构工作。螺杆的定子为橡胶件，橡胶因成分的不同，导致其性能将随工作温度、压力、工作介质等因素的变化而发生变化，从而直接降低螺杆的性能和寿命。而涡轮由于采用多个涡轮节这种复式涡轮结构，使得钻具总长度较长，不利于井眼轨迹控制，工具压耗也比螺杆大很多。
以上两种脉冲压力发生装置由于其自身的固有缺点，直接限制了水力振荡器等工具的优势发挥及应用推广，因此需要设计一种独特的脉冲压力发生装置，提高工具的使用寿命，更广泛的推广应用。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种钻井用脉冲压力发生装置，该装置实现了结构简单，可采用硬质合金材料制造，耐冲蚀，不存在橡胶及活动部件，其性能和寿命不受工作温度、压力、工作介质等因素的影响，提高工具的使用寿命，降低生产成本，长度短，外径尺寸不受限制，可以满足目前各种尺寸油气井井眼对工具尺寸的要求。克服了现有脉冲压力发生装置工作性能差，使用寿命短，长度长，应用范围受限的不足。
本发明所采取的技术方案是：一种钻井用脉冲压力发生装置，包括工具本体；该工具本体由两个对称设计的柱状部件通过螺栓连接闭合而成，工具本体内设置有水眼，水眼与喷射腔相连，喷射腔输出端设计分流劈，分流劈的顶端为圆弧状凹劈，分流劈两侧为与喷射腔相连通的输入流道Ⅰ和输入流道Ⅱ，输入流道Ⅰ和输入流道Ⅱ分别与分流劈尾端的出口连通，输入流道Ⅰ出口端与反馈流道Ⅰ相连，输入流道Ⅱ出口端与反馈流道Ⅱ相连，反馈流道Ⅰ与反馈流道Ⅱ的出口端均与喷射腔输入端相连，输入流道Ⅰ和输入流道Ⅱ以分流劈所在位置的中心线为轴线对称设置，反馈流道Ⅰ和反馈流道Ⅱ以分流劈所在位置的中心线为轴线对称设置。
工具本体采用硬质合金材料制成。
每个柱状部件上均设有四个螺栓孔，两个柱状部件之间通过四个螺栓连接。
本发明的有益效果是：本发明实现了结构简单，可采用硬质合金材料制造，耐冲蚀，不存在橡胶及活动部件，其性能和寿命不受工作温度、压力、工作介质等因素的影响，提高工具的使用寿命，降低生产成本，长度短，外径尺寸不受限制，可以满足目前各种尺寸油气井井眼对工具尺寸的要求。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为柱状部件的结构示意图。
图2为图1的A-A向剖面图。
具体实施方式：
如图1、图2所示，一种钻井用脉冲压力发生装置，包括工具本体；该工具本体由两个对称设计的柱状部件通过螺栓连接闭合而成，工具本体内设置有水眼1，水眼1的流道为流线型，提高了流体过流能力。水眼1与喷射腔3相连，喷射腔3输出端设计分流劈5，分流劈5的顶端为圆弧状凹劈，既可以抗冲蚀又可以增加流体的附壁稳定性。分流劈5两侧为与喷射腔3相连通的输入流道Ⅰ4和输入流道Ⅱ7，输入流道Ⅰ4和输入流道Ⅱ7分别与分流劈5尾端的出口9连通，输入流道Ⅰ4出口端与反馈流道Ⅰ6相连，输入流道Ⅱ7出口端与反馈流道Ⅱ8相连，反馈流道Ⅰ6与反馈流道Ⅱ8的出口端均与喷射腔3输入端相连，输入流道Ⅰ4和输入流道Ⅱ7以分流劈5所在位置的中心线为轴线对称设置，反馈流道Ⅰ6和反馈流道Ⅱ8以分流劈5所在位置的中心线为轴线对称设置。
工具本体采用硬质合金材料制成。
每个柱状部件上均设有四个螺栓孔2，两个柱状部件之间通过四个螺栓连接。
由于机械加工存在误差，水眼1的机械加工位置不可能位于绝对意义的中心线位置，这样流体进入水眼1高速喷出后总会向喷射腔3的一侧发生偏转，由于流体具有附壁特性，它会稳定的附着在一侧壁面上向下游流动。例如高速流体沿着输入流道Ⅰ4向下游流动，在遇到输入流道Ⅰ4的终止端后，一部分流体经出口9流出，另一部分流体在背压作用下流入反馈流道Ⅰ6，从水眼1高速喷出的流体在反馈流道Ⅰ6的流体作用下切换流道，即由输入流道Ⅰ4切换到输入流道Ⅱ7，高速流体沿着输入流道Ⅱ7向下游流动，在遇到输入流道Ⅱ7的终止端后，一部分流体经出口9流出，另一部分流体在背压作用下流入反馈流道Ⅱ8，从水眼1高速喷出的流体在反馈流道Ⅱ8的流体作用下再次发生流道切换。进入喷射腔3内的流体高速切换输入流道，不断重复着上述过程，流体切换流道的过程就是产生脉冲压力的过程。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种钻井用脉冲压力发生装置，包括工具本体；其特征在于：该工具本体由两个对称设计的柱状部件通过螺栓连接闭合而成，工具本体内设置有水眼(1)，水眼(1)与喷射腔(3)相连，喷射腔(3)输出端设计分流劈(5)，分流劈(5)的顶端为圆弧状凹劈，分流劈(5)两侧为与喷射腔(3)相连通的输入流道Ⅰ(4)和输入流道Ⅱ(7)，输入流道Ⅰ(4)和输入流道Ⅱ(7)分别与分流劈(5)尾端的出口(9)连通，输入流道Ⅰ(4)出口端与反馈流道Ⅰ(6)相连，输入流道Ⅱ(7)出口端与反馈流道Ⅱ(8)相连，反馈流道Ⅰ(6)与反馈流道Ⅱ(8)的出口端均与喷射腔(3)输入端相连，输入流道Ⅰ(4)和输入流道Ⅱ(7)以分流劈(5)所在位置的中心线为轴线对称设置，反馈流道Ⅰ(6)和反馈流道Ⅱ(8)以分流劈(5)所在位置的中心线为轴线对称设置。
2.按照权利要求1所述的钻井用脉冲压力发生装置，其特征在于：所述工具本体采用硬质合金材料制成。
3.按照权利要求1所述的钻井用脉冲压力发生装置，其特征在于：所述每个柱状部件上均设有四个螺栓孔(2)，两个柱状部件之间通过四个螺栓连接。
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