專利名稱：脈沖空化旋流發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于油氣鉆井中脈沖空化旋流發(fā)生器，特別適用于深井、超深井鉆井作業(yè)中。
背景技術(shù)：
目前,噴射鉆井的配套技術(shù)取得較大進(jìn)展，機(jī)械鉆速度和鉆井周期均得到成倍的增長和降低。但是隨著中國深部油氣層的不斷發(fā)現(xiàn)，深井和超深井?dāng)?shù)量的不斷增加，鉆井過程中遇到的復(fù)雜情況也在增多。隨著井深的增加，鉆井速度下降幅度明顯增大，同時(shí)鉆井成本也急劇增加，這直接影響到油田的勘探開發(fā)速度和成本。在深井或超深井中，隨著井深的增加，沿程水力損失隨之大幅增加，在地面機(jī)泵功率不變的條件下，井底鉆頭可用水馬力急劇下降，由于井底水力能量降低，水力破巖、清巖能力也大大下降,在很多情況下由于巖屑不能及時(shí)清除而導(dǎo)致重復(fù)破碎,甚至造成鉆頭泥包。深井機(jī)械鉆速低已經(jīng)成為制約深井鉆井技術(shù)發(fā)展的瓶頸，圍繞著提高射流破巖的效率,從而提高鉆井速度，目前國內(nèi)外研究的重點(diǎn)是高壓水射流和新型射流水力破巖和輔助破巖，并研制了多種井下增壓器和水力脈沖工具。但是由于井底空間有限，而井下增壓器結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，能量利用及匹配難以控
制，壽命較短；現(xiàn)行的水力脈沖鉆井工具調(diào)制生成的水力脈沖也存在脈沖幅值和峰值偏低、工具壽命較短等問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是:為了克服現(xiàn)有井底鉆井工具水力效率利用較低、破巖效率不高、深井機(jī)械鉆速下降幅度過大等缺點(diǎn)，特提供一種脈沖空化旋流發(fā)生器；在鉆桿和鉆頭之間加上該脈沖空化旋流發(fā)生器，將進(jìn)入鉆頭的常規(guī)連續(xù)流動調(diào)制成脈沖空化旋流，在井底產(chǎn)生水力脈沖、空化沖蝕、局部負(fù)壓、旋轉(zhuǎn)射流效應(yīng)，從而提高井底凈化和 輔助破巖效果、提高深井機(jī)械鉆速。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型解決此技術(shù)問題所采用的技術(shù)方 案是 一種脈沖空化旋流發(fā)生器，是由上下母接頭、本體、導(dǎo)流腔體、 旋轉(zhuǎn)圓盤、自激振蕩腔體、導(dǎo)向葉輪組成，其結(jié)構(gòu)特征是脈沖空化 旋流發(fā)生器的本體上下設(shè)置有上母接頭和下母接頭，分別與上部鉆桿 和下部鉆頭連接；本體內(nèi)部安裝有導(dǎo)流腔體和自激振蕩腔體，導(dǎo)流腔 體位于發(fā)生器上部，導(dǎo)流腔體上面連接彈簧擋圈，內(nèi)部空腔安裝有旋 轉(zhuǎn)圓盤；旋轉(zhuǎn)圓盤左右兩端用連接螺套連接固定在軸上，軸與滾動軸 承配合，滾動軸承安裝在導(dǎo)流腔體上，旋轉(zhuǎn)圓盤能繞軸旋轉(zhuǎn)；自激振 蕩腔體位于發(fā)生器下部，上面設(shè)置有孔與導(dǎo)流腔體相通，下面安裝有 導(dǎo)向葉輪，自激振蕩腔體內(nèi)腔上下安裝有上噴嘴與下噴嘴。
在旋轉(zhuǎn)圓盤上排布有大小不同孔距的圓孔?？梢栽黾訅毫γ}沖擾 動和調(diào)節(jié)脈動頻率，防止鉆井液堵塞。自激振蕩腔體內(nèi)腔室下噴嘴與 上噴嘴直徑之比值為1.2;腔室長度與腔室直徑之比值為0.3 0.4;腔 室直徑與下噴嘴直徑之比值為6-8。
本實(shí)用新型具有以下有益效果(1)本發(fā)生器在井底產(chǎn)生水力脈
沖、空化沖蝕、局部負(fù)壓、旋轉(zhuǎn)射流效應(yīng)，能夠提高井底凈化和輔助
破巖效果；(2)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、效率高、能將普通鉆頭噴 嘴常規(guī)連續(xù)射流調(diào)制成脈沖空旋流等特點(diǎn)；(3)能提鉆井速度、降低 鉆井成本，可用于深井，超深井的鉆井作業(yè)中。


圖1是本實(shí)用新型脈沖空化旋流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).本體，2.彈簧擋圈，3.軸，4.滾動軸承，5.連接螺套，6. 下母接頭，7.導(dǎo)向葉輪，8.自激振蕩腔體，9.導(dǎo)流腔體，IO.旋轉(zhuǎn)圓盤， ll.上母接頭。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，脈沖空化旋流發(fā)生器的本體1上車有上母接頭11
和下母接頭6，分別連接鉆桿和鉆頭。導(dǎo)流腔體9和自激振蕩腔體8 都安裝于本體l內(nèi)部，導(dǎo)流腔體9位于脈沖空化旋流發(fā)生器的上部， 導(dǎo)流腔體9內(nèi)部還安有旋轉(zhuǎn)圓盤10，旋轉(zhuǎn)圓盤10用連接螺套5連接 固定到軸3上，軸3由滾動軸承4支撐，滾動軸承4安裝于導(dǎo)流腔體 9內(nèi)，旋轉(zhuǎn)圓盤10可以繞軸3旋轉(zhuǎn)，這樣既方便旋轉(zhuǎn)圓盤10的安裝， 也可以防止泥漿里的顆粒進(jìn)入滾動軸承4造成軸承磨損加劇和軸承 壽命降低。當(dāng)鉆井液流經(jīng)導(dǎo)流腔，圓盤繞軸不斷旋轉(zhuǎn)，形成脈沖壓力 擾動。導(dǎo)流腔體9和自激振蕩腔體8疊加成赫爾姆茲自激振蕩腔，通 過碰撞、反饋、放大過程不斷重復(fù)，將來流壓力脈動的振幅擴(kuò)大，形 成脈沖空化射流。自激振蕩腔室下上噴嘴直徑之比取1.2，腔室長度 與腔室直徑之比取0.3 0.4，腔室直徑與下噴嘴直徑之比取6 8。在 脈沖空化旋流發(fā)生器底部安裝一個(gè)固定的導(dǎo)向葉輪7，將一維軸向來 流導(dǎo)引成具有三維速度的旋轉(zhuǎn)射流。這樣，脈沖空化旋流發(fā)生器將進(jìn) 入鉆頭的常規(guī)連續(xù)流動調(diào)制成脈沖空化射流，在井底產(chǎn)生水力脈沖、 空化沖蝕、局部負(fù)壓、旋轉(zhuǎn)射流效應(yīng)，提高井底凈化和輔助破巖效果。
權(quán)利要求1.一種脈沖空化旋流發(fā)生器，是由上下母接頭、本體、導(dǎo)流腔體、旋轉(zhuǎn)圓盤、自激振蕩腔休、導(dǎo)向葉輪組成，其特征在于脈沖空旋流發(fā)生器的本體(1)上下設(shè)置有上母接頭(11)和下母接頭(6)；本體(1)內(nèi)部安裝有導(dǎo)流腔體(9)和自激振蕩腔體(8)，導(dǎo)流腔體(9)位于發(fā)生器上部，導(dǎo)流腔體(9)上面連接彈簧擋圈(2)，內(nèi)部空腔安裝有旋轉(zhuǎn)圓盤(10)；旋轉(zhuǎn)圓盤(10)左右兩端用連接螺套(5)連接固定在軸(3)上，軸(3)與滾動軸承(4)配合，滾動軸承(4)安裝在導(dǎo)流腔體(9)上；自激振蕩腔體(8)位于發(fā)生器下部，上面設(shè)置有孔與導(dǎo)流腔體(9)相通，下面安裝有導(dǎo)向葉輪(7)，自激振蕩腔體(8)內(nèi)腔室上下安裝有上噴嘴和下噴嘴。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖空化旋流發(fā)生器，其特征是在 旋轉(zhuǎn)圓盤(10)上排布有大小不同孔距的圓孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖空化旋流發(fā)生器，其特征是自 激振蕩腔體(8)內(nèi)腔室下噴嘴與上噴嘴直徑之比值為1.2;腔室長度與腔室直徑之比值為0.3-0.4;腔室直徑與下噴嘴直徑之比值為6 8。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于石油天然氣鉆井中的脈沖空化旋流發(fā)生器。它可以克服現(xiàn)有井底水力效率低、破巖效率不高、深井機(jī)械鉆速下降幅度過大等缺陷，能提高深井機(jī)械鉆速。其技術(shù)方案是發(fā)生器本體設(shè)有上母接頭和下母接頭，分別與鉆桿和鉆頭連接；本體內(nèi)安裝有導(dǎo)流腔體和自激振蕩腔體，導(dǎo)流腔體上面連接彈簧擋圈，內(nèi)空腔安裝有旋轉(zhuǎn)圓盤；旋轉(zhuǎn)圓盤用連接螺套連接固定在軸上，軸與滾動軸承配合，滾動軸承安裝在導(dǎo)流腔體上；自激振蕩腔體上設(shè)置有孔與導(dǎo)流腔體相通，下安有導(dǎo)向葉輪，內(nèi)腔上下安有上噴嘴和下噴嘴。本發(fā)生器能提高井底凈化和輔助破巖效果，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、效率高，能提高井鉆速、降低鉆井成本，可用于深井、超深井的鉆井作業(yè)中。
文檔編號E21B31/03GK201401143SQ20092008063
公開日2010年2月10日 申請日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者孟祥龍, 斌 李, 王旭東 申請人:西南石油大學(xué)