CN111589682A - 振动器以及振动数据的获取方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种振动器以及振动数据的获取方法，振动器包括：具有第一导流腔室和第二导流腔室的振动体，振动体还具有设置在第一导流腔室和第二导流腔室之间的工作腔室；工作腔室分别与第一导流腔室和第二导流腔室连通；工作腔室内设置有靠近第一导流腔室的第一端面和靠近第二导流腔室的第二端面，以及在第一端面和第二端面分别形成有撞击部；在工作腔室内设置有驱动件；与振动体连接的动力组件；动力组件能驱动第一导流腔室和第二导流腔室内的流体流动，以带动驱动件撞击第一端面的撞击部，或者撞击第二端面的撞击部。本申请能够用于管柱振动的模拟和评价，从而获取合理的振动参数，为管柱在实钻中的安全高效作业提供指导依据。

Description

振动器以及振动数据的获取方法

技术领域

本申请涉及石油与天然气工程技术领域，尤其涉及一种振动器以及振动数据的获取方法。

背景技术

国内外山地、沼泽、海洋等复杂地区的油藏资源通常采用水平井、大位移井等复杂结构的井型。相对于常规的直井而言，这些井型的井斜角较大，井眼在油层中水平延伸相当长一段距离，能够增大与油气层的接触面积，因此成为提高油井产能和采收率的重要手段。

水平井和大位移井内的管柱在自重作用下通常处于偏心状态，容易贴在井眼的底部，增加了管柱下行阻力。特别是对于滑动钻进工况，管柱在钻进过程由于采用非旋转钻进的方式进行钻进，产生的摩阻值更高，使钻压难以有效传递到井底，形成“托压”现象，导致钻井效率低。在这种工况下，随着井眼长度的增加，管柱上的摩阻值也随之增大，从而容易出现严重的管柱屈曲，威胁着生产作业的安全。

现有技术中，现场经验表明通过对管柱施加轴向振动可以有效降低钻井摩阻。但是目前轴向振动对于摩擦阻力的影响规律仍然不太明确。因此，有必要提供一种振动器以及振动参数的获取方法，以进行管柱轴向振动的模拟和评价，从而获取合理的振动参数，取得良好的降摩减阻效果，为管柱在实钻过程中安全高效作业提供依据。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种振动器以及振动数据的获取方法，能够对管柱施加有效的振动，能用于管柱振动的模拟和评价，从而获取合理的振动参数，为管柱在实钻中的安全高效作业提供指导依据，该振动器操作方便，且使用成本低。

提供的技术方案如下所述：

一种振动器，包括：

具有第一导流腔室和第二导流腔室的振动体，所述振动体还具有设置在所述第一导流腔室和所述第二导流腔室之间的工作腔室；所述工作腔室分别与所述第一导流腔室和所述第二导流腔室连通；所述工作腔室内设置有靠近所述第一导流腔室的第一端面和靠近所述第二导流腔室的第二端面，以及在所述第一端面和所述第二端面分别形成有撞击部；在所述工作腔室内设置有驱动件；

与所述振动体连接的动力组件；所述动力组件能驱动所述第一导流腔室和所述第二导流腔室内的流体流动，以带动所述驱动件撞击所述第一端面的撞击部或者撞击所述第二端面的撞击部。

作为一种优选的实施方式，所述动力组件包括：

用于提供流体的供压机构；

设置在所述供压机构与所述第一导流腔室之间的第一流道；

设置在所述供压机构与所述第二导流腔室之间的第二流道；

设置在所述流道上或者所述流道与所述供压机构之间的阀门；

与所述阀门电性连接的控制器，所述控制器控制所述阀门交替连通所述第一流道和所述第二流道，以使所述供压机构交替向所述第一流道和所述第二流道提供流体。

作为一种优选的实施方式，所述阀门具体是两位四通电磁阀，包括阀体和设置在所述阀体内的开关机构，所述阀体上设置有：第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述第一接口连接所述供压机构，所述第二接口连接所述第一流道，所述第三接口连接所述第二流道，所述第四接口连通外界；

所述控制器控制所述开关机构将所述第一接口交替连通所述第二接口和所述第三接口，当所述第一接口连通所述第二接口和所述第三接口的其中一个时，所述第二接口和所述第三接口的其中另一个与所述第四接口连通。

作为一种优选的实施方式，所述供压机构包括：用于提供气体的气泵；设置在所述气泵与所述第一接口之间的主流道，所述主流道上设置有用于调节气体量参数的气量控制阀。

作为一种优选的实施方式，所述第四接口连通消声器。

作为一种优选的实施方式，所述振动器包括支撑组件，包括：支架，所述支架具有第一表面和与所述第一表面相背对的第二表面，所述第一表面用于支撑所述振动体，所述第二表面设置有至少一个弹性件；用于固定所述支架与所述振动体的连接机构。

作为一种优选的实施方式，所述振动体包括：设有所述第一导流腔室的第一安装基体、设有所述工作腔室的缸体和设有所述第二导流腔室的第二安装基体，所述缸体设置在所述第一安装基体和所述第二安装基体之间；其中，所述安装基体具有所述导流腔室和与所述导流腔室相连通的旁通孔，所述旁通孔用于流通所述流体介质，所述安装基体具有开口端和与所述开口端相对的封闭端，所述缸体通过所述开口端与所述安装基体连接，所述安装基体的封闭端固定连接有中间接头。

作为一种优选的实施方式，所述振动体呈筒状结构，所述连接机构包括：压板，所述压板具有压紧段和位于所述压紧段两侧的固定段，所述压紧段具有与所述筒状结构相配合的弧形结构，所述固定段通过锁紧单元与所述第一表面相固定。

作为一种优选的实施方式，所述振动体在第一方向上定义有第一轴线，所述工作腔室在所述第一端面与所述第二端面之间的第二方向上定义有第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线重合。

一种利用所述的振动器的振动数据的获取方法，所述振动数据的获取方法包括：

将模拟管柱下入至模拟井筒中；其中，所述模拟管柱包括：所述振动器和与所述振动器相连的钻柱，所述模拟管柱在纵长延伸方向上具有起始端和与所述起始端相对的自由端，所述起始端靠近所述模拟井筒的井口，所述起始端设置有第一压力传感器，所述自由端设置有第二压力传感器，所述模拟井筒的井壁上设置有位移检测器；

向所述起始端施加载荷，接收所述第一压力传感器测量的第一数据和所述第二压力传感器测量的第二数据；

当所述第一数据和所述第二数据的差值大于预设值后，打开所述供压机构，驱动所述驱动件在所述工作腔室的第一端面和所述第二端面之间做往复运动并撞击所述撞击部，产生振动；

在振动过程中，获取所述位移检测器测得的位移数据。

有益效果：

本申请提供的振动器以及振动数据的获取方法，可以用于模拟对管柱的振动，可用于进行管柱振动的模拟和评价，从而获取合理的振动参数，对水平井、大位移井的安全高效钻井作业提供重要的理论依据。进一步的，该振动器通过动力组件可以采用气动的方式产生对管柱的轴向振动，无需采用复杂的部件，制造成本低，且具有较好的使用寿命。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的振动器的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为本申请实施例提供的动力组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的振动器的振动原理示意图；

图6为本申请实施例提供的振动数据的获取方法的流程示意图。

附图标记说明：

1、振动体；2、工作腔室；201、第一端面；202、第二端面；3、驱动件；4、撞击部；5、动力组件；6、中间接头；7、第一螺钉；8、第二螺钉；9、密封件；10、法兰；11、支架；12、压板；13、气动连接件；14、阀门；151、第一流道；152、第二流道；16、消声器；17、气量控制阀；18、气泵；19、弹性件；20、第一导流腔室；21、第二导流腔室。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面将结合图1至图6对本发明实施例提供的振动器以及振动数据的获取方法进行解释和说明。需要说明的是，为了便于说明，在本发明的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。而为了简洁，在不同的实施例中，省略对相同部件的详细说明，且相同部件的说明可互相参照和引用。

本说明书中的对各方向的定义，只是为了说明本发明技术方案的方便，并不限定本发明实施例的振动器在包括但不限定于使用、测试、运输和制造等等其他可能导致装置方位发生颠倒或者位置发生变换的场景中的方向。

在钻取水平井和大位移井的工作过程中，采用旋转钻进模式可实现钻井过程的旋转和导向，同时由于管柱在井筒中的不断旋转，能够减小钻柱与井壁之间的摩擦力、降低钻柱上的摩阻。但是旋转导向系统具有服务成本高、造斜率不高、不适用于苛刻环境等特点，限制了其适用范围。而复合钻进模式主要用于稳斜钻进，如果钻取轨迹发生偏斜，需要进行纠偏或者人为定向时，则必须采用滑动钻进模式。滑动钻进工况相较于旋转钻进工况而言，由于钻柱不旋转，产生的摩阻值更高，导致钻进效率低、作业风险大。尤其是随着井斜角和井眼长度的增加，滑动钻进工况的弊端愈加明显。因此，滑动钻进工况下如何实现大幅度降低摩阻是保证安全高效钻井的关键问题。

本申请提供的振动器能够在滑动钻进工况中减小钻柱与井壁的摩阻系数，极大地提高钻柱的钻进深度以及钻井效率。通过合理地设定振动器的个数和安装位置，对水平井、大位移井的安全高效钻井作业提供重要的技术支撑。

请结合参阅图1至图5，振动器可以包括：具有第一导流腔室20和第二导流腔室21的振动体1，所述振动体1还具有设置在所述第一导流腔室20和所述第二导流腔室21之间的工作腔室2；所述工作腔室2分别与所述第一导流腔室20和所述第二导流腔室21连通；所述工作腔室2内设置有靠近所述第一导流腔室20的第一端面201和靠近所述第二导流腔室21的第二端面202，以及在所述第一端面201和所述第二端面202分别形成有撞击部4；在所述工作腔室2内设置有驱动件3；与所述振动体1连接的动力组件5；所述动力组件5能驱动所述第一导流腔室20和所述第二导流腔室21内的流体流动，以带动所述驱动件3撞击所述第一端面201的撞击部4或者撞击所述第二端面202的撞击部4。

在本说明书中，动力组件5可以通过向第一导流腔室20和第二导流腔室21提供流体介质的方式，带动工作腔室2中的驱动件3在第一端面201和第二端面202之间做往复运动，并撞击端面的撞击部4，以产生振动。需要说明的是，在该实施例中，向第一导流腔室20和第二导流腔室21的其中一个提供流体，同时，第一导流腔室20和第二导流腔室21的其中另一个将流体排出，以使得驱动件3在工作腔室2内能移动。

动力组件5也可以通过向第一导流腔室20和第二导流腔室21抽取流体介质的方式，在驱动件3两侧的压差作用下使其在第一端面201和第二端面202之间做往复运动。在实施例中，从第一导流腔室20和第二导流腔室21的其中一个抽取流体，同时，第一导流腔室20和第二导流腔室21的其中另一个提供流体，以使得工作腔室2内始终有流体介质能够推动驱动件3移动。本申请对此不作限定。

在本说明书中，振动器可以采用气动的方式产生振动。可以通过动力组件5向工作腔室2内通入气体或者抽取气体，能够带动驱动件3在工作腔室2的第一端面201和第二端面202之间运动，并撞击两个端面上的撞击部4，并产生预定频率的振动。通过采用气动的驱动方式，相较于建立钻井液循环的液压驱动方式而言，能够避免钻井液循环对储层的损害以及环境污染，节约了钻井液的处理成本，更适用于空气钻井工况。

具体的，如图5所示的方向为例，振动体1可以具有纵向延伸的本体，振动体1在第一方向上设置依次连通的：第一导流腔室20、工作腔室2和第二导流腔室21。其中，工作腔室2在第一端面201与第二端面202之间设置有能在第二方向上运动的驱动件3。所述第一方向与所述第二方向同向或者所述第一方向与所述第二方向之间形成锐角。

在一个优选的实施例中，振动体1在第一方向上定义有第一轴线，工作腔室2在第一端面201与第二端面202之间的第二方向上定义有第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线重合。从而，保证工作腔室2内产生的振动方向与振动体1的延伸方向一致，有利于产生的轴向振动的稳定性。

振动体1的具体结构形式不作特别限定，振动体1整体上可以呈筒状结构，从而能够减小在井筒中的摩擦阻力。第一导流腔室20和第二导流腔室21均与工作腔室2相连通，且第一导流腔室20、工作腔室2和第二导流腔室21连通后形成一个完整的密封腔室，该密封腔室导入流体介质后，能够蓄积流体介质，从而推动驱动件3撞击工作腔室2上的撞击部4。

工作腔室2的第一端面201和第二端面202均设置有与导流腔室相连通的开口，用于流体流入工作腔室2中。工作腔室2内设置的驱动件3具体是活塞。如图5所示，在初始状态下(动力组件5未工作)，活塞可以位于工作腔室2的中间，即活塞两侧的分腔室体积相同。为了保证密封性，驱动件3与工作腔室2之间设置有密封件9，该密封件9可以是密封环。所述撞击部4具体可以是金属块，驱动件3能够通过撞击金属块产生振动，该金属块可以是具有一定密度的金属材质。撞击部4分别固定在工作腔室2的两个端面上，撞击部4的个数以及具体结构本申请不作特别限定。在一个具体的实施方式中，撞击部4为方形铁块，设置在工作腔室2的第一端面201和第二端面202上，该方形铁块可以设置有通孔，用于流体介质流通。

请参阅图1所示，在一个实施方式中，振动体1可以包括：设有第一导流腔室20的第一安装基体、设有工作腔室2的缸体和设有第二导流腔室21的第二安装基体，缸体设置在第一安装基体和第二安装基体之间；其中，安装基体具有导流腔室和与导流腔室相连通的旁通孔，旁通孔用于流通流体介质，安装基体具有开口端和与开口端相对的封闭端，缸体通过开口端与安装基体连接，安装基体的封闭端固定连接有中间接头6。

在本实施例中，振动体1是由安装基体和缸体共同形成的，且安装基体和缸体均可以是筒状结构。安装基体设置有导流腔室，安装基体具有相对的开口端和封闭端，开口端用于与缸体配合连接，封闭端用于连接中间接头6。具体的，缸体和安装基体均可以设置有连接孔，并可以通过第一螺钉7将缸体固定在安装基体上。缸体的两端均设置有开口，从而能够与安装基体连通。安装基体上还设置有旁通孔，旁通孔与导流腔室连通，旁通孔用于连接动力组件5，将流体介质导入至振动体1的内部或者振动体1内部的流体介质导出。

在本实施例中，如图1和图2所示，中间接头6可以通过法兰10以及第二螺钉8实现与安装基体的连接。具体的，安装基体的封闭端可以设置有外螺纹，法兰10可以设置有与所述外螺纹相配合的内螺纹，实现与法兰10的连接，然后将法兰10与中间接头6通过第二螺钉8进行连接。以上连接关系的说明仅用于举例，本申请对于连接方式不作特别限定，只要能够将中间接头6与振动体1相连即可。所述测试件具体为测试钻柱，可用于模拟实钻过程中振动器对钻柱的轴向振动。中间接头6内部可以设置有连接孔，从而与测试钻柱进行连接。

在本说明书中，如图4所示，所述动力组件5包括：用于提供流体的供压机构；设置在供压机构与第一导流腔室20之间的第一流道151；设置在供压机构与第二导流腔室21之间的第二流道152；设置在流道上或者流道与供压机构之间的阀门14；与阀门14电性连接的控制器，控制器控制阀门14交替连通第一流道151和第二流道152，以使供压机构交替向第一流道151和第二流道152提供流体。

在本实施例中，阀门14可以分别设置在第一流道151和第二流道152上，然后由控制器调节阀门14打开和关闭，从而控制第一流道151和第二流道152单独提供流体。阀门14也可以设置在流道与供压机构之间，阀门14具体是两位四通电磁阀，包括阀体和设置在所述阀体内的开关机构。所述阀体上设置有：第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，第一接口连接供压机构，第二接口连接第一流道151，第三接口连接第二流道152，第四接口连通外界。控制器控制阀体内的开关机构能将所述第一接口交替连通所述第二接口和所述第三接口，当所述第一接口连通所述第二接口和所述第三接口的其中一个时，所述第二接口和所述第三接口的其中另一个与所述第四接口连通。

进一步的，第四接口还可以连接消声器16，该消声器16可以降低两位四通电磁阀的噪音。其中，所述两位四通电磁阀的具体原理以及结构为现有技术，本申请不再作详细赘述。

所述流体具体可以为气体，优选为惰性气体。相较于通过建立钻井液循环的液压驱动的方式而言，能够避免对储层的损坏以及环境污染。且采用气动的方式驱动，无需采用复杂的部件。另外，气体能够避免振动器的腐蚀问题，延长了振动器的使用寿命，节约了制造成本。

具体的，如图3和图4所示，两位四通电磁阀与导流腔室之间可以均通过压力软管连通。该压力软管的端部可以设置有气动连接件13，保证压力软管与安装基体上的旁通孔连通，确保气源可以从压力软管输入工作腔室2中，气动连接件13与旁通孔可以为丝扣连接或者焊接。另外，第一导流腔室20和第二导流腔室21其中一个在进气时，其中另一个在驱动件3的驱动下排气，从而保证工作腔室2在通入气体后，驱动件3能够在工作腔室2中做往复运动。

供压机构可以包括：用于提供气体的气泵18；设置在所述气泵18与所述第一接口之间的主流道，所述主流道上设置有用于调节气体量参数的气量控制阀17。其中，气体量参数可以为下述中的任意一种或其组合：流量、压力、压强、流速，也可以为其他反应气体量大小的参数，本申请不作具体限定。在本实施方式中，以气量控制阀17调节气体流量值为例，从而能够通过气量控制阀17，向第一流道151和第二流道152输送预定量的气源。

在本说明书中，控制器可以与气量控制阀17、两位四通电磁阀均电性连接，用于调节主流道通过两位四通电磁阀的第二接口和第三接口交替与第一接口连通。使得气体能够交替供应给第一导流腔室20和第二导流腔室21，并产生预定频率的振动。

控制器用于接收信号，并能发出命令，该控制器可以为计算机，从而调节两位四通电磁阀、气量控制阀17的工作。控制器能够控制气量控制阀17的状态，使得气体量保持在设定值。控制器可以根据设定的时间，调节两位四通电磁阀的阀门的切换频率，使得第二接口和第三接口依次与第一接口相连通，从而控制驱动件3在工作腔室2中的振动频率。振动体1产生振动的预定频率具体根据两位四通电磁阀的切换频率、气体量参数而确定，本申请不作限定。所述电性连接方式可以为有线连接，当然所述电性连接方式也可以为无线连接，例如利用现有技术中的WIFI、红外、蓝牙等技术，或者也可以利用其他无线通信技术，本申请在此并不作具体的限定。控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)和嵌入微控制器(Microcontroller Unit，MCU)的形式。

在本说明书中，如图2所示，振动器还包括支撑组件，支撑组件包括：支架11，支架11具有第一表面和与所述第一表面相背对的第二表面，第一表面用于支撑振动体1，第二表面设置有至少一个弹性件19；用于固定支架11与振动体1的连接机构。其中，弹性件19具体可以是弹簧，其可以直接设置在支架11的第二表面上。当然，也可以在支架11的第二表面上设置有导向杆，弹簧套设在导向杆上。弹性件19在其长度方向上具有相对的两端，在振动器的振动过程中，弹性件19的一端固定，另一端可以随着振动体1预定频率的振动而振动，从而对振动体1起到支撑和减震的作用。

具体的，如图2和图3所示，连接机构可以包括：压板12，所述压板12具有压紧段和位于所述压紧段两侧的固定段，所述压紧段具有与振动体1的筒状结构相配合的弧形结构，所述固定段通过锁紧单元与支架11的第一表面相固定。在本实施例中，压板12的两端可以设置有连接孔，通过锁紧单元将压板12与支架11固定，该锁紧单元可以包括螺杆或者螺丝以及与其相配合的螺母。

本申请实施例还提供了一种利用所述的振动器的振动数据的获取方法，如图1至图6所示，所述振动数据的获取方法包括：

S10：将模拟管柱下入至模拟井筒中；其中，模拟管柱包括：振动器和与振动器相连的钻柱，模拟管柱在其纵长延伸方向上具有起始端和与所述起始端相对的自由端，起始端靠近模拟井筒的井口，起始端设置有第一压力传感器，自由端设置有第二压力传感器，模拟井筒的井壁上设置有位移检测器；

S20：向起始端施加载荷，接收第一压力传感器测量的第一数据和第二压力传感器测量的第二数据；

S30：当第一数据和第二数据的差值大于预设值后，打开供压机构，驱动所述驱动件3在工作腔室2的第一端面201和第二端面202之间做往复运动并撞击所述撞击部4，产生振动；

S40：在振动过程中，获取所述位移检测器测得的位移数据。

具体的，在步骤S10中，所述模拟井筒可以是水平井、大位移井。当然，本说明书提供的振动器以及振动数据的获取方法不仅适用于模拟水平井、大位移井的钻进过程。在可预想的实施例中，本领域技术人员可将本申请所提供的实施例的技术方法扩展运用于任意合适的场景中，即该模拟井筒也可以为其他井型，本申请实施例对此不作限定。该振动数据的获取方法主要是以水平井、大位移井作为主述场景来阐述的，但基于上述描述可知，本申请实施例的保护范围并不因此而受到限定。

在步骤S10中，第一压力传感器、第二压力传感器和位移检测器可以通过电脑记录数据变化值，该位移检测器可以是位移传感器。在模拟过程中，第一压力传感器记载的为模拟管柱的起始端的压力值，第二压力传感器记载的为模拟管柱的自由端的压力值，起始端为靠近井筒的井口处，自由端为靠近钻头处。在步骤S20中，当对起始端施加载荷，并且基于接收到的第一压力传感器测量的第一数据和第二压力传感器测量的第二数据的差值判断模拟管柱是否产生高摩阻，当第一数据和第二数据的差值大于预设值后，则此时可以开启气泵18，使得振动器对模拟管柱产生轴向振动。其中，所述预设值的具体数值不作特别限定，可以根据实验需要进行调整。

当打开气泵18、气量控制阀17和两位四通电磁阀后，控制器可以根据设定的时间，调节两位四通电磁阀的阀门的切换频率，从而控制驱动件3在工作腔室2中的振动频率。在振动器带动模拟管柱振动的过程中，通过获取位移检测器测得的位移数据，得到模拟管柱振动过程中的振动行程，从而对振动过程进行评价。

本申请提供的振动器以及振动数据的获取方法，可以用于模拟对管柱的轴向振动，可用于进行管柱轴向振动的模拟和评价，从而获取合理的振动参数，对水平井、大位移井的安全高效钻井作业提供重要的理论依据。该振动器通过采用气动的方式产生对管柱的轴向振动，无需采用复杂的部件，制造成本低，且具有较好的使用寿命。通过采用气动的驱动方式，相较于建立钻井液循环的液压驱动方式而言，能够避免钻井液循环对储层的损害以及环境污染，节约了钻井液的处理成本，更适用于空气钻井工况。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。

Claims (10)

1.一种振动器，其特征在于，包括：

具有第一导流腔室和第二导流腔室的振动体，所述振动体还具有设置在所述第一导流腔室和所述第二导流腔室之间的工作腔室；所述工作腔室分别与所述第一导流腔室和所述第二导流腔室连通；所述工作腔室内设置有靠近所述第一导流腔室的第一端面和靠近所述第二导流腔室的第二端面，以及在所述第一端面和所述第二端面分别形成有撞击部；在所述工作腔室内设置有驱动件；

与所述振动体连接的动力组件；所述动力组件能驱动所述第一导流腔室和所述第二导流腔室内的流体流动，以带动所述驱动件撞击所述第一端面的撞击部，或者撞击所述第二端面的撞击部。

2.如权利要求1所述的振动器，其特征在于，所述动力组件包括：

用于提供流体的供压机构；

设置在所述供压机构与所述第一导流腔室之间的第一流道；

设置在所述供压机构与所述第二导流腔室之间的第二流道；

设置在所述流道上或者所述流道与所述供压机构之间的阀门；

与所述阀门电性连接的控制器，所述控制器控制所述阀门交替连通所述第一流道和所述第二流道，以使所述供压机构交替向所述第一流道和所述第二流道提供流体。

3.如权利要求2所述的振动器，其特征在于，所述阀门具体是两位四通电磁阀，包括阀体和设置在所述阀体内的开关机构，所述阀体上设置有：第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述第一接口连接所述供压机构，所述第二接口连接所述第一流道，所述第三接口连接所述第二流道，所述第四接口连通外界；

所述控制器控制所述开关机构将所述第一接口交替连通所述第二接口和所述第三接口，当所述第一接口连通所述第二接口和所述第三接口的其中一个时，所述第二接口和所述第三接口的其中另一个与所述第四接口连通。

4.如权利要求3所述的振动器，其特征在于，所述供压机构包括：用于提供气体的气泵；设置在所述气泵与所述第一接口之间的主流道，所述主流道上设置有用于调节气体量参数的气量控制阀。

5.如权利要求3所述的振动器，其特征在于，所述第四接口连通消声器。

6.如权利要求1所述的振动器，其特征在于，所述振动器包括支撑组件，包括：支架，所述支架具有第一表面和与所述第一表面相背对的第二表面，所述第一表面用于支撑所述振动体，所述第二表面设置有至少一个弹性件；用于固定所述支架与所述振动体的连接机构。

7.如权利要求1所述的振动器，其特征在于，所述振动体包括：设有所述第一导流腔室的第一安装基体、设有所述工作腔室的缸体和设有所述第二导流腔室的第二安装基体，所述缸体设置在所述第一安装基体和所述第二安装基体之间；其中，所述安装基体具有所述导流腔室和与所述导流腔室相连通的旁通孔，所述旁通孔用于流通所述流体介质，所述安装基体具有开口端和与所述开口端相对的封闭端，所述缸体通过所述开口端与所述安装基体连接，所述安装基体的封闭端固定连接有中间接头。

8.如权利要求6所述的振动器，其特征在于，所述振动体呈筒状结构，所述连接机构包括：压板，所述压板具有压紧段和位于所述压紧段两侧的固定段，所述压紧段具有与所述筒状结构相配合的弧形结构，所述固定段通过锁紧单元与所述第一表面相固定。

9.如权利要求1所述的振动器，其特征在于，所述振动体在第一方向上定义有第一轴线，所述工作腔室在所述第一端面与所述第二端面之间的第二方向上定义有第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线重合。

10.一种利用如权利要求2所述的振动器的振动数据的获取方法，其特征在于，所述振动数据的获取方法包括：

将模拟管柱下入至模拟井筒中；其中，所述模拟管柱包括：所述振动器和与所述振动器相连的钻柱，所述模拟管柱在纵长延伸方向上具有起始端和与所述起始端相对的自由端，所述起始端靠近所述模拟井筒的井口，所述起始端设置有第一压力传感器，所述自由端设置有第二压力传感器，所述模拟井筒的井壁上设置有位移检测器；

向所述起始端施加载荷，接收所述第一压力传感器测量的第一数据和所述第二压力传感器测量的第二数据；

当所述第一数据和所述第二数据的差值大于预设值后，打开所述供压机构，驱动所述驱动件在所述工作腔室的第一端面和所述第二端面之间做往复运动并撞击所述撞击部，产生振动；

在振动过程中，获取所述位移检测器测得的位移数据。

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