射流增程水力振荡器制造技术

本发明专利技术提供一种射流增程水力振荡器，包括外套筒，外套筒内固设有涡腔体，涡腔体用于产生振动，在涡腔体的下游设有活塞体，活塞体与活塞套筒滑动套接，活塞体设有轴向通孔，在活塞体远离涡腔体的端头设有活塞头，活塞头设有与轴向通孔连通的中空腔体，活塞头的自由端封闭，在侧壁设有活塞头侧流孔；在活塞头的中空腔体内设有沿轴向滑动的滑环，滑环与穿过活塞头的连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端与固定座固定连接，固定座与活塞套筒固定连接，滑环位于活塞头侧流孔的边缘位置，以使滑环行程的一端部分的覆盖活塞头侧流孔。通过采用活塞头和滑环的结构，使活塞体与活塞套筒之间的振幅增大，输出效率高。

【技术实现步骤摘要】
射流增程水力振荡器
本专利技术涉及石油钻采设备领域，特别是一种射流增程水力振荡器。
技术介绍
目前油田的钻井已从直井发展为定向井和水平井，钻具通常紧贴下侧井壁，钻具在井壁的摩擦过大，影响钻进效率，使钻压难以传递至钻头。为克服该缺陷，现有技术中出现了水力振荡器的方案，通过水力振荡器将钻具的静摩擦变为动摩擦，以降低摩阻。现有的水力振荡器通常有三种结构，1、螺杆马达结构，通过螺杆驱动动片旋转，使动片与静片之间的孔的通流截面发生周期变化从而产生振动。存在的问题是，该方案的压耗较高，通常达到3~4Mpa，而且使用寿命通常低于500小时，而且螺杆马达的价格非常高昂，例如类似中国专利文献CN205778542U中的结构。2、射流结构，利用涡腔体产生振动，利用压力介质的周期变化产生高频振动，但是该方案的压耗仅有0.2-0.3Mpa，频率较高，且频率无法控制。例如中国专利文献CN104963624A中的结构。3、涡轮结构，通过涡轮转子驱动动片旋转，使动片与静片之间的孔的通流截面发生周期变化从而产生振动。该方案存在的问题是，结构较为复杂，转动部件过多，成本高昂，损耗较高，且涡轮转子转速较高，使工具的输出频率较高，不易控制，使用寿命也较短。例如中国专利文献CN104895517A中记载的结构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种射流增程水力振荡器，能够克服现有技术中的缺陷，能够产生符合井下施工需要的振动形态，包括合适的振幅和振动频率，且压耗较低，活动部件少，使用寿命长。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种射流增程水力振荡器，包括外套筒，外套筒内固设有涡腔体，涡腔体用于产生振动，在涡腔体的下游设有活塞体，活塞体与活塞套筒滑动套接，在活塞体与活塞套筒之间设有碟簧，碟簧用于驱使活塞体和活塞套筒更接近；活塞体的外壁设有外花键段，活塞套筒的内壁设有内花键段，外花键段与内花键段滑动啮合，以相对滑动并传递扭矩，活塞体设有轴向通孔，在活塞体远离涡腔体的端头设有活塞头，活塞头设有与轴向通孔连通的中空腔体，活塞头的自由端封闭，在侧壁设有活塞头侧流孔；在活塞头的中空腔体内设有沿轴向滑动的滑环，滑环与穿过活塞头的连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端与固定座固定连接，固定座与活塞套筒固定连接，滑环位于活塞头侧流孔的边缘位置，以使滑环行程的一端部分的覆盖活塞头侧流孔。优选的方案中，连接杆与活塞头滑动密封连接。优选的方案中，所述的滑环为环状结构，滑环的外壁与活塞头的内壁滑动密封连接，滑环的内壁通过多个第一横向连接杆与连接杆固定连接，第一横向连接杆之间的空隙构成过流通道。优选的方案中，固定座的外壁与活塞套筒固定连接，固定座通过多个第二横向连接杆与连接杆固定连接，第二横向连接杆之间的空隙构成过流通道。优选的方案中，所述的活塞头侧流孔成径向布置或向下游的方向倾斜布置，在活塞头的端面还设有沿轴向的活塞头出流道，活塞头出流道与活塞头侧流孔连通；所述的活塞头侧流孔为多个，活塞头出流道相应的为多个。优选的方案中，所述的滑环位于活塞头侧流孔的上游侧；当活塞体与活塞套筒相对运动，滑环的行程一端完全离开活塞头侧流孔。优选的方案中，涡腔体的结构为：在涡腔体一端背面两侧设有进流道，进流道一端与外套筒的内腔连通，另一端与径向的进流孔连通；另一端背面两侧设有出流道，径向的出流孔通过出流道与活塞体的轴向通孔连通；进流孔通过一条切换流道与中心流道和切向流道连通，中心流道和切向流道均与涡腔连通，其中中心流道指向出流孔的方向，切向流道沿切向指向涡腔的边缘，以使涡腔体在通入压力介质时产生振动。优选的方案中，在活塞体与活塞套筒之间靠近的两端的位置设有密封圈。优选的方案中，在活塞头的内壁设有环形凹槽，滑环位于环形凹槽内，环形凹槽的长度大于活塞体的运动行程；滑环的内壁与活塞头的内壁平齐。优选的方案中，固定座通过螺纹与连接头固定连接，连接头通过螺纹与活塞套筒固定连接。本专利技术提供的一种射流增程水力振荡器，通过采用活塞头和滑环的结构，使涡腔体的振动在活塞头和滑环之间产生相对运动，而滑环与活塞头侧流孔之间的相对运动又导致活塞头侧流孔的过流截面发生变化，从而使活塞体与活塞套筒之间的振幅增大。本专利技术的结构中活动部件少，使用寿命长，损失在驱动部件的压耗极低，输出效率高。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的整体结构剖视示意图。图2为本专利技术中活塞头的立体图。图3为本专利技术中活塞头的局部放大剖视图。图4为本专利技术中滑环的横截面视图。图5为本专利技术中涡腔体背面的结构示意图。图6为本专利技术中涡腔体的立体图。图中：外套筒1，涡腔体2，进流道201，进流孔202，出流孔203，出流道204，涡腔205，中心流道206，外环道207，切换流道208，切向流道209，切换流道210，活塞体3，活塞头侧流孔31，活塞头出流道32，活塞头33，外花键段4，内花键段5，碟簧6，连接头7，滑环71，连接杆72，固定座73，第一横向连接杆74，第二横向连接杆75，密封圈8，活塞套筒9。具体实施方式如图1~6中，一种射流增程水力振荡器，包括外套筒1，外套筒1内固设有涡腔体2，涡腔体2用于产生振动，在涡腔体2的下游设有活塞体3，活塞体3与活塞套筒9滑动套接，在活塞体3与活塞套筒9之间设有碟簧6，碟簧6用于驱使活塞体3和活塞套筒9更接近；活塞体3的外壁设有外花键段4，活塞套筒9的内壁设有内花键段5，外花键段4与内花键段5滑动啮合，以相对滑动并传递扭矩，活塞体3设有轴向通孔，在活塞体3远离涡腔体2的端头设有活塞头33，活塞头33设有与轴向通孔连通的中空腔体，活塞头33的自由端封闭，在侧壁设有活塞头侧流孔31；在活塞头33的中空腔体内设有沿轴向滑动的滑环71，滑环71与穿过活塞头33的连接杆72的一端固定连接，连接杆72的另一端与固定座73固定连接，固定座73与活塞套筒9固定连接，滑环71位于活塞头侧流孔31的边缘位置，以使滑环71行程的一端部分的覆盖活塞头侧流孔31。由此结构，由涡腔体2的激振，使活塞体3与活塞套筒9之间产生相对运动，而滑环71与活塞头侧流孔31之间也产生相对运动。而在滑环71一端的部分行程中，会覆盖活塞头侧流孔31，从而导致活塞头侧流孔31的过流截面发生变化，从而使涡腔体2振幅被放大，使压力介质更多的压阻被转换成振动。优选的方案如图3中，连接杆72与活塞头33滑动密封连接。优选的方案如图4中，所述的滑环71为环状结构，滑环71的外壁与活塞头33的内壁滑动密封连接，滑环71的内壁通过多个第一横向连接杆74与连接杆72固定连接，第一横向连接杆74之间的空隙构成过流通道。由此结构，减少第一横向连接杆74对压力介质的扰动。优选的，第一横向连接杆74的迎水面设有倒角或倒圆，以进一步减少第一横向连接杆74对压力介质的扰动。本例中第一横向连接杆74采用放射状布置，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射流增程水力振荡器，包括外套筒（1），其特征是：外套筒（1）内固设有涡腔体（2），涡腔体（2）用于产生振动，在涡腔体（2）的下游设有活塞体（3），活塞体（3）与活塞套筒（9）滑动套接，在活塞体（3）与活塞套筒（9）之间设有碟簧（6），碟簧（6）用于驱使活塞体（3）和活塞套筒（9）更接近；活塞体（3）的外壁设有外花键段（4），活塞套筒（9）的内壁设有内花键段（5），外花键段（4）与内花键段（5）滑动啮合，以相对滑动并传递扭矩；/n活塞体（3）设有轴向通孔，在活塞体（3）远离涡腔体（2）的端头设有活塞头（33），活塞头（33）设有与轴向通孔连通的中空腔体，活塞头（33）的自由端封闭，在侧壁设有活塞头侧流孔（31）；/n在活塞头（33）的中空腔体内设有沿轴向滑动的滑环（71），滑环（71）与穿过活塞头（33）的连接杆（72）的一端固定连接，连接杆（72）的另一端与固定座（73）固定连接，固定座（73）与活塞套筒（9）固定连接，滑环（71）位于活塞头侧流孔（31）的边缘位置，以使滑环（71）行程的一端部分的覆盖活塞头侧流孔（31）。/n

【技术特征摘要】
1.一种射流增程水力振荡器，包括外套筒（1），其特征是：外套筒（1）内固设有涡腔体（2），涡腔体（2）用于产生振动，在涡腔体（2）的下游设有活塞体（3），活塞体（3）与活塞套筒（9）滑动套接，在活塞体（3）与活塞套筒（9）之间设有碟簧（6），碟簧（6）用于驱使活塞体（3）和活塞套筒（9）更接近；活塞体（3）的外壁设有外花键段（4），活塞套筒（9）的内壁设有内花键段（5），外花键段（4）与内花键段（5）滑动啮合，以相对滑动并传递扭矩；
活塞体（3）设有轴向通孔，在活塞体（3）远离涡腔体（2）的端头设有活塞头（33），活塞头（33）设有与轴向通孔连通的中空腔体，活塞头（33）的自由端封闭，在侧壁设有活塞头侧流孔（31）；
在活塞头（33）的中空腔体内设有沿轴向滑动的滑环（71），滑环（71）与穿过活塞头（33）的连接杆（72）的一端固定连接，连接杆（72）的另一端与固定座（73）固定连接，固定座（73）与活塞套筒（9）固定连接，滑环（71）位于活塞头侧流孔（31）的边缘位置，以使滑环（71）行程的一端部分的覆盖活塞头侧流孔（31）。


2.根据权利要求1所述的一种射流增程水力振荡器，其特征是：连接杆（72）与活塞头（33）滑动密封连接。


3.根据权利要求1所述的一种射流增程水力振荡器，其特征是：所述的滑环（71）为环状结构，滑环（71）的外壁与活塞头（33）的内壁滑动密封连接，滑环（71）的内壁通过多个第一横向连接杆（74）与连接杆（72）固定连接，第一横向连接杆（74）之间的空隙构成过流通道。


4.根据权利要求1所述的一种射流增程水力振荡器，其特征是：固定座（73）的外壁与活塞套筒（9）固定连接，固定座（73）通过多个第二横向连接杆（75）与连接杆（72）固定连接，第二横向连接杆（75）之间的空隙构成过流通道。


5.根据权利要求1所述的一种射流增程水力振荡器，其特征是：所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：信石玉，钱伟强，余长柏，李松，邹艳，张顺，胡琼，李大彬，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司，中石化石油机械股份有限公司研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42