CN215804371U - 逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，包括：上接头、外管和下接头逐一连接，涡流式射流振荡器设置在所述外管内，所述涡流式射流振荡器分别与所述上接头和下接头对接；涡流式射流振荡器开设有射流振荡器入口、反馈通道出口和两个射流振荡器输出道，射流振荡器输出道切向连通涡流腔，涡流腔开设有反馈通道入口，涡流腔开设有涡流腔出口，涡流腔出口连接排空道，排空道与所述下接头中心流体通道连通；左侧反馈通道入口与右侧反馈通道出口连通，右侧反馈通道入口与左侧反馈通道出口连通。本实用新型结构简单，坚固耐用，无移动部件；可提供较大的、低频反压；通过改变射流振荡器入口处喷嘴宽度来改变系统平均压力降和振荡频率。

Description

逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具

技术领域

本实用新型涉及钻井技术领域，特别涉及一种逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具。

背景技术

随着石油工程领域的发展，连续油管技术已广泛应用于小井眼井、定向井、欠平衡钻井等作业中。但是连续油管在钻进过程中往往存在自锁、钻具与井眼摩擦阻力高、钻进效率低等问题。为了解决这些问题，在井眼内钻具组合中添加压力脉冲振动减阻工具的方法可以优化连续油管作业质量，达到减少摩擦阻力、提高机械钻速、增加作业深度的目的，使油气勘探和开发增效增产。

压力脉冲减阻工具主要是通过流体流动产生的负压脉冲制造出流体冲击力，减少钻具与井眼之间的摩擦力或连续油管的螺旋屈曲现象。现有的压力脉冲减阻工具如专利CN212642597 U一种水力振荡器振荡发生装置、CN 112681979 A一种水力振荡器和CN112832684 A一种金属水力振荡器所描述，这些工具主要采用旋转阀脉冲原理，在动阀座周期性的转动过程中，动阀片与定阀片眼孔流道重叠面积周期性的变化，通过眼孔流道的钻井液流量发生周期性变化，使钻井液产生压力脉冲，进而脉冲压力波传递至振荡机构产生轴向振动，但由于结构复杂，此类工具存在加工、安装难度大，零部件多且易磨损的缺点。专利CN 207583317 U涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具，结构简单，可动件少，但存在振荡频率高，压力波动大的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其目的是为了解决现有减阻工具加工、安装难度大、零件多易磨损或振荡频率高、压力波动大等问题。

为了达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，包括：

外管、上接头、下接头和涡流式射流振荡器，所述上接头和下接头分别开设有上接头中心流体通道和下接头中心流体通道，所述外管的两端通过螺纹分别与所述上接头和下接头连接，所述涡流式射流振荡器设置在所述外管内，所述涡流式射流振荡器的两端分别与所述上接头和下接头对接；

所述涡流式射流振荡器靠近所述上接头的一端开设有射流振荡器入口，所述射流振荡器入口左右两侧均开设有反馈通道出口，射流振荡器入口下方设置劈尖，所述劈尖开设出两个射流振荡器输出道，所述射流振荡器输出道切向连通涡流腔，或所述射流振荡器入口下方不设置劈尖与所述涡流腔连通，所述涡流腔左右两侧均开设有反馈通道入口，所述涡流腔垂直轴线方向开设有涡流腔出口，所述涡流腔出口连接排空道，所述排空道与所述下接头中心流体通道连通；

左侧的所述反馈通道入口通过左反馈通道与右侧的所述反馈通道出口连通，右侧的反馈通道入口通过右反馈通道与左侧的所述反馈通道出口连通。

其中，所述涡流式射流振荡器的上端与所述上接头接触并通过密封圈密封，所述涡流式射流振荡器的下端与所述下接头接触并压紧设置。

其中，所述左反馈通道和右反馈通道关于涡流式射流振荡器轴线旋转对称设置。

其中，所述涡流式射流振荡器由底板和盖板组成。

其中，所述左反馈通道和右反馈通道设置在所述底板和盖板的外壁上，所述左反馈通道和右反馈通道与所述外管内侧过盈配合或通过密封圈密封。

其中，所述底板与盖板之间结合面的粗糙度小于0.8，所述底板与盖板之间通过螺栓或螺钉紧固安装。

其中，所述涡流腔的数量为任意奇数个，所有涡流腔沿轴线连续分布，所述反馈通道入口开设在最下方的涡流腔。

其中，所述底板与盖板上分别设置一个涡流腔出口，或在所述底板与盖板其中之一上设置单个涡流腔出口。

其中，每个所述涡流腔均设置涡流腔出口，或最下方的所述涡流腔设置涡流腔出口。

其中，所述涡流腔的外轮廓为圆弧或椭圆弧。

本实用新型的工作原理为：流体介质通过上接头中心流体通道进入射流振荡器入口形成射流，由于科安达附壁效应，在射流振荡器入口加速后的射流会将随机偏向并进入到一侧的射流振荡器输出道，流体介质经过射流振荡器输出道切向进入涡流腔，形成涡流并产生背压，同时部分流体经过另一侧的反馈通道流回射流振荡器入口，由于反馈通道内流体的作用使射流无法稳定的附壁于一侧，射流偏向另一侧射流振荡器输出道，进而进入到涡流腔，切换后的射流会削弱涡流，降低背压，然后重新形成方向相反的涡流并产生背压，同时通过反馈通道再次作用在射流上，由于涡流式射流振荡器的自激振荡特性，涡流腔内周期性的产生压力波动，进而形成压力脉冲。

本实用新型的上述方案有如下的有益效果：

本实用新型所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，结构简单，坚固耐用，无任何移动部件；可提供与其他类型振荡减阻工具产生的反压相比较大的、低频反压；可以通过改变射流振荡器入口处喷嘴宽度来改变系统平均压力降和振荡频率。

附图说明

图1为本实用新型的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具结构图；

图2为本实用新型图1的A-A剖面图；

图3为本实用新型图1的B-B剖面图；

图4为本实用新型图1的C-C剖面图；

图5为本实用新型实施例2的结构图。

【附图标记说明】

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；Ⅰ-上接头中心流体通道；Ⅱ-射流振荡器入口；Ⅲ-左反馈通道；Ⅳ-右反馈通道；Ⅴ-射流振荡器输出道；Ⅵ-涡流腔；Ⅶ-涡流腔出口；Ⅷ-排空道；Ⅸ-下接头中心流体通道。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型针对现有减阻工具加工、安装难度大、零件多易磨损或振荡频率高、压力波动大等问题，提供了一种逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具。

实施例1

如图1至图4所示，本实用新型的实施例提供了一种逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，包括：外管2、上接头1、下接头4和涡流式射流振荡器3，所述上接头1的内部和下接头4的内部分别开设有上接头中心流体通道Ⅰ和下接头中心流体通道Ⅸ，所述外管2的两端通过螺纹分别与所述上接头1和下接头4连接，所述涡流式射流振荡器3设置在所述外管2内，所述涡流式射流振荡器2的两端分别与所述上接头1和下接头4对接；所述涡流式射流振荡器3靠近所述上接头1的一端开设有射流振荡器入口Ⅱ，所述射流振荡器入口Ⅱ左右两侧均开设有反馈通道出口，射流振荡器入口Ⅱ下方设置劈尖，所述劈尖开设出两个射流振荡器输出道Ⅴ，所述射流振荡器输出道Ⅴ切向连通涡流腔Ⅵ，或所述射流振荡器入口Ⅱ下方不设置劈尖与所述涡流腔Ⅵ连通，所述涡流腔左右两侧均开设有反馈通道入口，所述涡流腔Ⅵ垂直轴线方向开设有涡流腔出口Ⅶ，所述涡流腔出口Ⅶ连接排空道Ⅷ，所述排空道Ⅷ与所述下接头中心流体通道Ⅸ连通；

左侧的所述反馈通道入口通过左反馈通道Ⅲ与右侧的所述反馈通道出口连通，右侧的反馈通道入口通过右反馈通道Ⅳ与左侧的所述反馈通道出口连通。

所述涡流式射流振荡器3的上端与所述上接头1接触并通过密封圈密封，所述涡流式射流振荡器3的下端与所述下接头4接触并压紧设置。

所述左反馈通道Ⅲ和右反馈通道Ⅳ关于涡流式射流振荡器3轴线旋转对称设置。

所述涡流式射流振荡器3由底板5和盖板6组成。

所述左反馈通道Ⅲ和右反馈通道Ⅳ设置在所述底板5和盖板6的外壁上，所述左反馈通道Ⅲ和右反馈通道Ⅳ与所述外管2内侧过盈配合或通过密封圈密封。

所述底板5与盖板6之间结合面的粗糙度小于0.8，所述底板5与盖板6之间通过螺栓或螺钉紧固安装。

所述涡流腔Ⅵ的数量为任意奇数个，在本实施例中所述涡流腔Ⅵ设置有一个，所述反馈通道入口开设在最下方的涡流腔Ⅵ。

所述底板5与盖板6上分别设置一个涡流腔出口Ⅶ，或在所述底板5与盖板6其中之一上设置单个涡流腔出口Ⅶ，在本实施例中所述底板5与盖板6均开设有所述涡流腔出口Ⅶ。

所述涡流腔Ⅵ的外轮廓为圆弧或椭圆弧。

本实施例的工作原理为，流体介质通过上接头中心流体通道Ⅰ进入射流振荡器入口Ⅱ形成射流，由于科安达附壁效应，在射流振荡器入口Ⅱ加速后的射流会将随机偏向并进入到一侧的射流振荡器输出道Ⅴ，流体介质经过射流振荡器输出道Ⅴ切向进入涡流腔Ⅵ，形成涡流并产生背压，同时部分流体经过另一侧的反馈通道流回射流振荡器入口Ⅱ，由于反馈通道内流体的作用使射流无法稳定的附壁于一侧，射流偏向另一侧射流振荡器输出道Ⅴ，进而进入到涡流腔Ⅵ，切换后的射流会削弱涡流，降低背压，然后重新形成方向相反的涡流并产生背压，同时通过反馈通道再次作用在射流上，由于涡流式射流振荡器3的自激振荡特性，涡流腔Ⅵ内周期性的产生压力波动，进而形成压力脉冲。

实施例2

结构与实施例1相同，区别仅在于涡流腔Ⅵ的数量与实施例1不同，本实施例涡流腔Ⅵ的设置如图5所示。

相较于实施例1，本实施例涡流式射流振荡器3的流道由1个涡流腔Ⅵ改为3个涡流腔Ⅵ；流体介质通过射流振荡器输出道Ⅴ，依次流经3个涡流腔Ⅵ，并且最下方的涡流腔设置有涡流腔出口Ⅶ和排空道Ⅷ；作为此实施例的一种改进，每个涡流腔Ⅵ均可设置涡流腔出口Ⅶ，并通过排空道Ⅷ连通同一侧的涡流腔出口Ⅶ。

涡流腔Ⅵ从上到下的第一、二个涡流腔直径相同，第三个涡流腔可选的直径较大，保证反馈通道Ⅲ、Ⅳ与第三个涡流相切，并以此作为实施例2的一种优选方案。虽然本实用新型显示并描述了一个和三个涡流腔Ⅵ的案例，但可以想到的是，涡流腔Ⅵ的涡室个数可以增加为任意奇数个。

实施例二提出的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具与实施例一提出的振荡工具相比，振荡频率显著减少，压降范围也明显降低。此外，实施例2提供的振荡工具，在两个较大的压力峰值之间存在两个较小的压力峰值，这也意味着除了压降峰峰值有所降低外，减阻工具的平均压降也有明显的降低。

本实用新型提供的振荡减阻工具具有振荡频率降低、低阻力周期延长的特点，使用本实施例的振荡减阻工具可以减小钻井摩阻，缓解脱压，对其他井底钻具的结构强度具有良性影响。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，包括：

外管、上接头、下接头和涡流式射流振荡器，所述上接头和下接头分别开设有上接头中心流体通道和下接头中心流体通道，所述外管的两端通过螺纹分别与所述上接头和下接头连接，所述涡流式射流振荡器设置在所述外管内，所述涡流式射流振荡器的两端分别与所述上接头和下接头对接；

所述涡流式射流振荡器靠近所述上接头的一端开设有射流振荡器入口，所述射流振荡器入口左右两侧均开设有反馈通道出口，射流振荡器入口下方设置劈尖，所述劈尖开设出两个射流振荡器输出道，所述射流振荡器输出道切向连通涡流腔，或所述射流振荡器入口下方不设置劈尖与所述涡流腔连通，所述涡流腔左右两侧均开设有反馈通道入口，所述涡流腔垂直轴线方向开设有涡流腔出口，所述涡流腔出口连接排空道，所述排空道与所述下接头中心流体通道连通；

左侧的所述反馈通道入口通过左反馈通道与右侧的所述反馈通道出口连通，右侧的反馈通道入口通过右反馈通道与左侧的所述反馈通道出口连通。

2.根据权利要求1所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述涡流式射流振荡器的上端与所述上接头接触并通过密封圈密封，所述涡流式射流振荡器的下端与所述下接头接触并压紧设置。

3.根据权利要求1所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述左反馈通道和右反馈通道关于涡流式射流振荡器轴线旋转对称设置。

4.根据权利要求1所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述涡流式射流振荡器由底板和盖板组成。

5.根据权利要求4所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述左反馈通道和右反馈通道设置在所述底板和盖板的外壁上，所述左反馈通道和右反馈通道与所述外管内侧过盈配合或通过密封圈密封。

6.根据权利要求4所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述底板与盖板之间结合面的粗糙度小于0.8，所述底板与盖板之间通过螺栓或螺钉紧固安装。

7.根据权利要求4所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述涡流腔的数量为任意奇数个，所有涡流腔沿轴线连续分布，所述反馈通道入口开设在最下方的涡流腔。

8.根据权利要求7所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述底板与盖板上分别设置一个涡流腔出口，或在所述底板与盖板其中之一上设置单个涡流腔出口。

9.根据权利要求7所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，每个所述涡流腔均设置涡流腔出口，或最下方的所述涡流腔设置涡流腔出口。

10.根据权利要求1所述的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具，其特征在于，所述涡流腔的外轮廓为圆弧或椭圆弧。

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