[发明专利]一种石油钻井用水力振荡器

说明书

本发明公开一种石油钻井用水力振荡器，包括阀控机构和喷嘴组件，阀控机构包括至少两组阀控组件，全部的阀控组件串联设置；全部的阀控组件沿自上而下的方向，阀芯的质量依次减小；最顶部的阀控组件与振动机构相连通，每相邻的两组阀控组件利用喷嘴组件相连通，喷嘴组件包括增速元件和喷嘴。工作时，钻井液液流由振动机构流入振荡器内，在阀控组件打开和关闭的过程中，钻井液向振动机构传递压力脉冲，在压力脉冲作用下，振荡器振动。本发明中多组阀控组件的阀芯的运动周期不同，在一定时间内和一定流量作用下，增多了水路的关闭次数，实现了振荡频率在一个范围内动态变化，提高了油田钻井工作效率。

技术领域

本发明涉及油田钻井设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种石油钻井用水力振荡器。

背景技术

在油田钻井过程中，深部钻探过程中托压严重，特别是在滑动钻进过程中，由于井斜的原因，钻柱的重力分力作用在井壁上产生磨阻，很难将钻压有效的作用在井底而保持钻头作用在井底的钻压稳定，直接降低了钻进速度和延长了钻井周期。对此问题，通过在钻柱合适位置安放振荡器，通过泥浆的液能转换，将液压能转换为振荡器中关键部件的高频振动，从而带动钻柱产生振动，这种振动可以有效地降低钻柱与井壁之间的磨阻，缓解托压问题，提高有效作用在井底钻压的稳定性。

现有水力振荡器，主要通过螺杆定转子转阀实现阀的周期开关，从而实现上流道压力的周期变换，驱动弹簧单元振动。由于橡胶件的存在，限制了其应用于高温井的使用性能和服役寿命；同时，单一频率的振荡器对于钻进过程中动态变化磨阻的钻柱的减阻效果有限，一定频率范围输出的振荡器会带来更好的效果；另外，由于螺杆定转子结构的偏心结构，增加了振荡器的横向振动，而加剧了钻柱的整体振动，降低了钻井工作效率。

因此，如何改变现有技术中，水力振荡器钻井效率不佳的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油钻井用水力振荡器，以解决上述现有技术存在的问题，提高提高油田钻进工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种石油钻井用水力振荡器，包括：

阀控机构，所述阀控机构包括至少两组阀控组件，全部的所述阀控组件串联设置；所述阀控组件包括管件和滑动设置于所述管件内的阀芯，所述阀芯包括活塞和套阀，所述套阀滑动套装于所述活塞的外部，所述阀芯将所述管件内分隔出上腔体和下腔体，所述上腔体能够与振动机构相连通，所述上腔体能够利用所述套阀与所述下腔体相连通，所述活塞能够封堵所述套阀与所述下腔体的连通处；全部的所述阀控组件沿自上而下的方向，所述阀芯的质量依次减小；

喷嘴组件，最顶部的所述阀控组件与所述振动机构相连通，每相邻的两组所述阀控组件利用所述喷嘴组件相连通，所述喷嘴组件包括增速元件和喷嘴，所述增速元件与所述喷嘴相连通，所述增速元件靠近上部的所述阀控组件，且所述增速元件与上部的所述阀控组件的所述下腔体相连通，所述喷嘴靠近下部的所述阀控组件设置，且所述喷嘴与下部的所述阀控组件的所述上腔体相连通，相邻的所述阀控组件的所述管件相连；所述增速元件具有导流水道，所述导流水道为螺旋状结构，所述导流水道的底面为圆锥螺旋面，所述导流水道的开口较大一端靠近朝向上部的所述阀控组件设置。

优选地，所述套阀具有连通口，所述活塞具有堵头，所述堵头能够封堵所述连通口。

优选地，所述管件内壁上设置有限位挡环，所述套阀能够与所述限位挡环相抵。

优选地，所述振动机构包括活塞套筒、同轴密封活塞和活塞定位元件，所述同轴密封活塞以及所述活塞定位元件均设置于所述活塞套筒内，所述活塞定位元件能够固定所述同轴密封活塞的轴向位置，所述同轴密封活塞与所述活塞套筒的内壁相抵，所述活塞定位元件的内腔与钻井液相连通，所述活塞套筒的内腔能够利用所述活塞定位元件与所述钻井液相连通，所述活塞套筒的内腔还能够利用所述活塞定位元件与最顶部的所述阀控组件的所述上腔体相连通。