脈沖射流提速裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種脈沖射流提速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井施工過程中最核心的問題是高效破碎地層巖石。脈沖射流技術(shù)是一種被現(xiàn)場證實(shí)的、能提高鉆頭破巖效率的技術(shù)。脈沖射流提速技術(shù)是將鉆井液的連續(xù)流動(dòng)轉(zhuǎn)換成一定頻率的間歇流動(dòng)。脈沖射流能提高鉆頭水眼射流速度，提高射流打擊力；而且能改變井底巖肩床的分布，提高了井底鉆頭部巖肩上返速度，避免了巖肩的重復(fù)破碎；還能周期性降低井底壓力減小井底巖石“壓持效應(yīng)”。在上述三種效應(yīng)的作用下，脈沖射流技術(shù)有效地提高了鉆井機(jī)械鉆速、保護(hù)鉆頭延長鉆頭進(jìn)尺。
[0003]國內(nèi)脈沖鉆井技術(shù)也得到較為廣泛的推廣應(yīng)用，取得較好的提速效果。傳統(tǒng)的脈沖鉆井技術(shù)多為脈沖鉆頭技術(shù)，由于鉆頭尺寸限制，脈沖射流在振幅和脈沖頻率的調(diào)制方面存在較多限制。脈沖射流頻率多為隨流量變化值，且無法調(diào)節(jié)，導(dǎo)致脈沖射流鉆井技術(shù)未能最大限度的發(fā)揮作用。隨著當(dāng)前井深增加，需更大限度的發(fā)揮脈沖射流的效能，使脈沖射流技術(shù)根據(jù)地層特性需求對(duì)頻率和幅值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?，F(xiàn)有技術(shù)中雖然提供了頻率可調(diào)脈沖提速工具，現(xiàn)場應(yīng)用效果也較好，但是脈沖射流的幅值還有待進(jìn)一步提高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種脈沖射流提速裝置，以提高脈沖射流的幅值，進(jìn)而適應(yīng)地層巖性，實(shí)現(xiàn)鉆井提速的目的。該脈沖射流提速裝置包括:外殼體，所述外殼體內(nèi)設(shè)有孔徑依次減小的通孔，在相鄰兩個(gè)通孔中孔徑較大的通孔內(nèi)設(shè)置有中心軸、偏心軸、轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊以及周期導(dǎo)流板，在所述相鄰兩個(gè)通孔中孔徑較小的通孔內(nèi)設(shè)置有一級(jí)脈沖諧振腔和二級(jí)脈沖諧振腔，其中，所述中心軸的第一端連接渦輪的動(dòng)力輸出軸；所述偏心軸的第一端固定連接在所述中心軸的第二端；所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊固定連接在所述偏心軸的第二端；所述周期導(dǎo)流板安裝在所述偏心軸第二端的下方、所述相鄰兩個(gè)通孔之間的臺(tái)階面上，所述周期導(dǎo)流板上設(shè)置有擾流通孔，所述擾流通孔是流動(dòng)鉆井液的通道，所述偏心軸的數(shù)量、所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊的數(shù)量以及所述擾流通孔的數(shù)量均相同；在所述中心軸帶動(dòng)所述偏心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊隨所述偏心軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊的下表面與所述擾流通孔重合時(shí)，所述擾流通孔被密封，否則，所述擾流通孔暢通，使得所述擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；所述一級(jí)脈沖諧振腔和所述二級(jí)脈沖諧振腔上下設(shè)置，所述一級(jí)脈沖諧振腔和所述二級(jí)脈沖諧振腔是中心設(shè)有階梯孔的腔體，且二者結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)，用于依次放大所述脈沖流體的脈沖振幅。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，所述一級(jí)脈沖諧振腔和所述二級(jí)脈沖諧振腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)成比例，且所述一級(jí)脈沖諧振腔和所述二級(jí)脈沖諧振腔具有相同的固有頻率。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，所述周期導(dǎo)流板的中心處設(shè)有安全通孔，該安全通孔是流動(dòng)鉆井液的通道。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述安全通孔的直徑是10毫米至30毫米。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述外殼體為圓柱體，所述外殼體內(nèi)孔徑大的一端與鉆井管柱連接，所述外殼體的另一端與鉆頭連接。
[0009]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過渦輪的動(dòng)力輸出軸帶動(dòng)中心軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而中心軸帶動(dòng)偏心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊旋轉(zhuǎn)，使得擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；通過調(diào)整渦輪動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整脈沖流體的頻率，通過一級(jí)脈沖諧振腔和二級(jí)脈沖諧振腔依次提高脈沖流體的脈沖振幅，可大大提高脈沖射流的幅值，進(jìn)而可以根據(jù)地層特性，調(diào)整脈沖流體的頻率和脈沖振幅，達(dá)到提高破巖效率和鉆井速度的目的。
【附圖說明】
[0010]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。在附圖中:
[0011]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種脈沖射流提速裝置的剖面示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種周期導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種擾流通孔被密封的示意圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種擾流通孔暢通的示意圖；
[0015]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種單級(jí)脈沖諧振腔和雙級(jí)脈沖諧振腔對(duì)脈沖幅值放大的效果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0017]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供了一種脈沖射流提速裝置，如圖1所示，該脈沖射流提速裝置包括:外殼體1，所述外殼體1內(nèi)設(shè)有孔徑依次減小的通孔，在相鄰兩個(gè)通孔中孔徑較大的通孔內(nèi)設(shè)置有中心軸2、偏心軸3、轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊4以及周期導(dǎo)流板5，在所述相鄰兩個(gè)通孔中孔徑較小的通孔內(nèi)設(shè)置有一級(jí)脈沖諧振腔7和二級(jí)脈沖諧振腔8，其中，
[0018]所述中心軸2的第一端連接渦輪的動(dòng)力輸出軸；
[0019]所述偏心軸3的第一端固定連接在所述中心軸2的第二端；
[0020]所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊4固定連接在所述偏心軸3的第二端；
[0021]所述周期導(dǎo)流板5安裝在所述偏心軸3第二端的下方、所述相鄰兩個(gè)通孔之間的臺(tái)階面上，如圖2所示，所述周期導(dǎo)流板5上設(shè)置有擾流通孔201，所述擾流通孔是流動(dòng)鉆井液的通道，所述偏心軸3的數(shù)量、所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊4的數(shù)量以及所述擾流通孔201的數(shù)量均相同；在所述中心軸帶動(dòng)所述偏心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊隨所述偏心軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊的下表面與所述擾流通孔重合時(shí)，如圖3所示，所述擾流通孔被密封，否則，如圖4所示，所述擾流通孔暢通，使得所述擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；
[0022]所述一級(jí)脈沖諧振腔7和所述二級(jí)脈沖諧振腔8上下設(shè)置，所述一級(jí)脈沖諧振腔和所述二級(jí)脈沖諧振腔是中心設(shè)有階梯孔的腔體，且二者參數(shù)相關(guān)，用于依次放大所述脈沖流體的脈沖振幅。
[0023]由圖1所示可知，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過渦輪的動(dòng)力輸出軸帶動(dòng)中心軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而中心軸帶動(dòng)偏心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)密封塊旋轉(zhuǎn)，使得擾流通孔周期性地暢通或被密封，產(chǎn)生脈沖流體；通過調(diào)整渦輪動(dòng)力輸出軸的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整脈沖流體的頻率，通過一級(jí)脈沖諧振腔和二級(jí)脈沖諧振腔依次提高脈沖流體的脈沖振幅，可大大提高脈沖射流的幅值，進(jìn)而可以根據(jù)地層特性，調(diào)整脈沖流體的頻率和脈沖振幅，達(dá)到提高破巖效率和鉆井速度的目的。
[0024]具體實(shí)施時(shí)，上述外殼體I為圓柱體，外殼體I內(nèi)部從上至下設(shè)有孔徑依次減小的通孔，形成階梯孔，所述外殼體內(nèi)孔徑大的一端通過螺紋與鉆井管柱連接，