CN218716541U - 新型自激发式水力振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述振荡器包括上接头(1)、外筒(2)和振荡域芯(3)；其中，所述振荡域芯(3)安装于外筒(2)内；上接头(1)与外筒(2)通过螺纹连接；振荡域芯(3)的上端面与上接头(1)的下端面顶靠在一起，振荡域芯(3)的下端面与外筒(2)内的台阶顶靠在一起，振荡域芯(3)在外筒(2)内部是固定不动的。本实用新型的自激发式水力振荡器没有任何活动的零部件；也无需密封件，不受化学介质和温度等外界条件的影响。其结构设计增加了振荡力，降低了工具频率，有利于保护与振荡器配合使用的工具。

Description

新型自激发式水力振荡器

技术领域

本实用新型属于油气等能源作业领域，具体而言，涉及一种水力振荡器工具，即：一种用于油气井钻完井等作业中的新型自激发式水力振荡器。

背景技术

随着水平井设计的水平段越来越长，下入的工具和管柱之间的磨阻使得工具产生自锁，出现拖底现象，无法再下入。利用水力振荡器产生的轴向力，使静摩擦力转换成动摩擦力，可以解决管柱拖底，使管柱可以更深的下入。然而，目前的水力振荡器存在频率快，振荡力低的情况，快频率影响整个工具串中其他工具，尤其是一些精密工具，振荡力低将使工具进尺有限。如何降低频率、增强振荡力，使得工具有更深进尺，对其他工具影响小，是现场亟需的需求。

针对上述问题，本实用新型提供了一种低频率高振荡力的水力振荡器，利用自激发式水力振荡器的激发域的特点，通过液体的科恩达效应产生周期性振荡，流体进入一个激发域后，激发该域振荡，然后流体一分为二分别在两口出口流出，该域的两个出口也是接下来两个激发域的进口，流体进入两个激发域使两个激发域振荡，这样使振荡力叠加，进而使振荡力更强。在流体流经激发域时，内部设置的三叶回旋结构的分流块和反馈通道阻挡凸块可使频率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型自激发式水力振荡器，在其组装完成后，没有任何活动的零部件；也无需密封件，不受化学介质和温度等外界条件的影响。

本实用新型的目的通过如下技术方案得以实现：

一种新型自激发式水力振荡器，包括上接头、振荡域芯和外筒；其中所述振荡域芯安装于外筒内；所述上接头与外筒通过螺纹连接；振荡域芯的上端面与上接头的下端面顶靠在一起，振荡域芯的下端面与外筒内的台阶顶靠在一起，振荡域芯在外筒内部是固定不动的。

所述振荡域芯为两瓣式，所述两瓣为对称结构，其可通过例如焊接或其它合适的方式结合在一起。每瓣由内外两个结构相同的内激发域和外激发域组成，激发域由进水口、分流块、漩涡室、反馈通道和出水口组成。振荡域芯的两个内激发域组成第一激发域，两个外激发域分别为第二激发域和第三激发域。

所述外激发域外部带有护盖。所述护盖将外激发域盖住并密封，使流入外激发域的流体只在激发域内部流动，不会流到振荡域芯外。

除进水口外，第一激发域、第二激发域和第三激发域结构形式一致，流入第一激发域的流体方向与第一激发域水平，流入第二激发域和第三激发域的流体是从第一激发域的涡室流出，流出方向与第二激发域和第三激发域垂直，进入激发域后与激发域方向水平。

所述第一激发域进水口为圆弧收腰结构，流体直接水平流入而后被加速，出水口在漩涡室；第一激发域出水口为圆柱通径结构。所述第一激发域出水口为第二激发域和第三激发域的进水口，流体垂直进入第二激发域和第三激发域而后水平流入圆弧收腰结构被加速。第二激发域和第三激发域的出水口在漩涡室。

所述分流块为三叶回旋结构，分流块两侧的分流道由窄变宽再变窄，形成了弧状，使流体流过的面积要比中间未变宽的长度方向横截面积一样的直线式分流道的大。流经相同排量的流体时，弧状分流道比直线式分流道所用的时间长，相应的频率会降低，但两处前后最窄处的横截面积一样，这样使得要进入漩涡室的流速没有改变，使漩涡力没有减弱。根据柯恩达效应，分流块引导流体进入漩涡室。

所述漩涡室和出水口是同心圆，并和反馈通道上边线相切。

所述第一激发域的漩涡室为第一涡室，第二激发域和第三激发域的漩涡室为第二涡室和第三涡室。第一涡室的上下两个出水口分别为第二和第三涡室进水口，第二和第三涡室结构相同。从第二和第三涡室的出水口流出的流体流入振荡域芯内部，顺着振荡域芯内部往前流走。

反馈通道由第一反馈通道和第二反馈通道组成，通过反馈通道流回的流体改变从进水口流入的流体，使其从原本直线方向流动变成因反馈通道流体的冲推而向一侧流动，形成分流块两侧的左旋或右旋，随着左旋或右旋的水流力衰减，导致右侧或左侧反馈通道流体力也随之衰减，从而使另一侧反馈通道增加，进而又形成了右旋或左旋，从而形成了左旋右旋交替循环。第一反馈通道和第二反馈通道中均设置有阻挡凸块，这样一部分流体会再次进入漩涡室，一方面增强了漩涡力，另一方面进入反馈通道的流体减少，流体力也随之减弱，改变从进水口流入的流体的冲推力也减弱了，增加了左旋或右旋形成的时间，使工具的振荡频率降低。

本实用新型振荡器的有益之处在于：

本实用新型的自激发式水力振荡器组装完成后，没有任何活动的零部件，也无需密封件，不受化学介质和温度等外界条件的影响。其流体流经分流块的弧状结构和从反馈通道回流的流体因阻挡凸块的结构设计，使振荡器的频率大大降低，反馈通道的阻挡凸块使单个激发域的力量也被增强，加之三个激发域力量的叠加，使得振荡力大大增强；由此增加了振荡力，也有利于保护与振荡器配合使用的工具。

附图说明

图1a是本实用新型振荡器的正视示意图。

图1b是本实用新型振荡器的剖视示意图。

图2a是本实用新型振荡器的振荡域芯正视示意图。

图2b是本实用新型振荡器的振荡域芯背视示意图。

图3是本实用新型振荡器的振荡域芯去掉护盖后背视示意图。

图4a是本实用新型振荡器的振荡域芯正面三维图。

图4b是本实用新型振荡器的振荡域芯背面三维图。

图5是本实用新型振荡器的振荡域芯左旋流体流动图。

附图标记说明

1、上接头；2、外筒；3、振荡域芯；4、第一激发域；5、第一激发域进水口；6、分流块；7、第一激发域涡流室；8、第一激发域出水口；9、涡流室中流体发生的左旋转位移；10、涡流室中流体发生的右旋转位移；11、反馈通道阻挡凸块；12、第一反馈通道；13、第二反馈通道；14、护盖；15、第二或三激发域进水口；16、第二或三激发域出水口。

具体实施方式

通过实施例进一步详细说明本实用新型的装置。

一种新型自激发式水力振荡器，包括上接头1、外筒2和振荡域芯3；上接头1与外筒2通过螺纹连接。振荡域芯3被上接头1和外筒2顶靠在外筒2内。

组装：将护盖14和振荡域芯3粘合，然后将带护盖的两瓣振荡域芯粘合，形成一体，插入外筒内，最后用管钳等工具将上接头1和外筒2拧紧从而将振荡域芯3固定，整套工具组装完毕。

本实用新型的装置运行过程如下：

通过地面泵入流体，流体经过上接头1到达振荡域芯3的第一激发域进水口5，流体进入第一激发域后受科恩达效应产生左旋，经过分流块6后流速在弧状结构下速度降下来，接着又被加速流出，受科恩达效应流体在第一激发域漩涡室7逐渐产生反转涡流，在第一激发域漩涡室7腔体内部沿圆壁逐渐增强，压力也逐渐增强，当漩涡达到最大时，压力也达到最大。与此同时，有一部分流体流向第一反馈通道12，由于反馈通道阻挡凸块11的阻挡作用，使这部分中的一些流体继续进入第一激发域漩涡室7参与激荡，另外一些流入第一反馈通道12的流体冲推左旋流体，使流入第一激发域进水口5的流体逐渐开始右旋偏移；也有部分流体通过第一激发域出水口8流出，通过第二和三激发域进水口流入第二和三激发域，流入的流体同第一激发域4流体一样在第二和三激发域发生激荡。当涡流室中流体发生的左旋转位移9达到最大峰值后逐步衰弱，通过反馈通道的冲推调节，涡流室中流体发生的右旋转位移10逐步增强，当涡流室中流体发生的右旋转位移10达到最大峰值后逐步衰弱，通过对称的反馈通道的冲推调节，涡流室中流体发生的左旋转位移9逐步增加至最大峰值，如此周期性的反复流转，在正反两股涡流的作用下，第一激发域4形成脉动力，与此同时，第二和三激发域也产生脉动力，使得总脉动力更大，从而带动水力振荡器产生振荡，进而带动管柱或其他工具振荡，将下放过程中的静摩擦力转化成动摩擦力，最终使管柱能够进一步前进。

Claims (7)

1.一种新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述振荡器包括上接头(1)、外筒(2)和振荡域芯(3)；其中，所述振荡域芯(3)安装于外筒(2)内；上接头(1)与外筒(2)通过螺纹连接；振荡域芯(3)的上端面与上接头(1)的下端面顶靠在一起，振荡域芯(3)的下端面与外筒(2)内的台阶顶靠在一起，振荡域芯(3)在外筒(2)内部是固定不动的；所述振荡域芯(3)为两瓣式，所述两瓣为对称结构；所述振荡域芯(3)的每瓣包括内激发域和外激发域；所述内激发域和外激发域结构相同；所述振荡域芯(3)的两个内激发域组成第一激发域(4)，两个外激发域分别为第二激发域和第三激发域。

2.根据权利要求1所述的新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述外激发域外部带有护盖(14)，护盖(14)将外激发域盖住并密封。

3.根据权利要求1所述的新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述内激发域和外激发域由进水口、分流块(6)、漩涡室、反馈通道和出水口组成。

4.根据权利要求3所述的新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述第一激发域进水口(5)为圆弧收腰结构，第一激发域出水口(8)为圆柱通径结构，所述第一激发域出水口(8)为第二激发域和第三激发域的进水口。

5.根据权利要求3所述的新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述分流块为三叶回旋结构，分流块两侧的分流道由窄变宽再变窄，形成弧状。

6.根据权利要求3所述的新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述漩涡室与出水口是同心圆，并与反馈通道上边线相切。

7.根据权利要求3所述的新型自激发式水力振荡器，其特征在于：所述反馈通道由第一反馈通道(12)和第二反馈通道(13)组成，第一反馈通道(12)和第二反馈通道(13)中设置阻挡凸块(11)。

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