專利名稱：水力脈沖振動器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鉆井完井階段用的水力脈沖振動器，主要用于提高石油鉆井中直井、定向井和大位移井的固井質量，屬于石油機械設備。
技術背景目前，在固井施工中提高水泥膠結質量主要有兩種方法，一種是采用化學方法，如在水泥基漿中加入化學添加劑形成不同體系的水泥漿；另一種是采用機械物理方法，如采用在套管柱加放扶正器，利用機泵設備提高頂替排量。采用機械物理方法只能影響某些固井指標，在部分固井指標改善的同時(如縮短固井周期)，會使另一部分指標下降(如固井質量下降)。

發明內容
本實用新型的目的在于提供一種操作簡便能整體提高固井質量的新型固井工具，可有效克服目前機械方法中不能較全面提高固井質量的難題，依靠機械能轉化為振動波，部分達到化學方法才能產生的固井效果，有利于全面提高固井質量，且實現的成本低。
本實用新型的水力脈沖振動器利用產生振動波提高固井質量，它能同時調節水泥漿和鉆井液的工藝性能。振動產生的能量可以使套管柱中產生橫向振蕩，橫向振蕩轉化為波場，水力脈沖使水泥漿在環空上返時帶有波及能量，對井壁和套管外壁產生高速沖洗，可以提高水泥漿第一界面(套管與水泥漿)和第二界面(水泥漿與井壁)的固井質量。本實用新型采用如下的技術方案一種水力脈沖振動器由圓柱狀殼體和置于殼體內腔的振動構件構成，殼體的兩端分別車有套管扣，可連接套管或其它固井設備，其特征在于振動構件由卡簧固定在殼體內，振動構件由分流罩、渦輪、復位彈簧、上振動片、滑柱和下振動片構成，分流罩開有進液孔，分流罩中心的上軸承和下振動片中心的下軸承分別連接渦輪軸的兩端，復位彈簧和上振動片從上至下以渦輪軸為中心安裝在渦輪下部的渦輪軸上，棱面或滑柱分別設置在上振動片的底面或下振動片的頂面，棱面與滑柱緊密接觸，上振動片和下振動片分別開有通孔。
上述結構中，上振動片底面設有棱面，滑柱安裝在下振動片的上部圓周邊上并高出下振動片頂面。振動構件與殼體的內壁之間采用密封圈密封，即分流罩與殼體的內壁之間，下振動片和殼體的內壁之間都采用密封圈密封。棱面上的棱呈中心放射狀。上振動片和下振動片分別開有4個通孔。
上述結構中，上振動片底面周邊也可安裝滑柱，則對應的其下振動片的頂面可設置成棱面，同樣可起到振動效果。
本實用新型的工作原理。將水力脈沖振動器放在套管鞋上方，用套管柱下入井內。在循環、注灰和頂替等過程中，鉆井液、水泥漿沿套管通過分流罩上的進液孔注入到振動器的振動構件內，液體流動帶動渦輪軸上的渦輪旋轉，上振動片可以上下滑動和傳遞扭矩，此時受渦流帶動，上振動片也開始旋轉，彈簧將上振動片向下壓緊，上振動片的棱面與滑柱緊密接觸，使上振動片產生周期性的軸向移動。當上振動片處于上位時，下振動片的通孔和上振動片的通孔對準，此時水泥漿流動通暢，而當上振動片處于下位時，上下發生孔眼移位，從而產生脈動液力沖擊。
水力脈沖振動器在高壓流體作用下產生振動波。引起三種振動包括套管徑向水擊振動、套管縱向振動、井底環空液體的壓力脈沖。由于振動改變流體的性質(流態、流變性)，提高了水泥界面的膠結強度，縮短了水泥漿的膠凝時間而易于早強，減弱或消除水泥漿的靜切力，提高頂替效率，提高了固井質量。


圖1、水力脈沖振動器結構示意圖。
圖1中，殼體1、下振動片2、滑柱3、上振動片4、復位彈簧5、渦輪6、分流罩7、卡簧8、上軸承9、下軸承10、密封圈11、渦輪軸12、進液孔13、通孔14、棱面15。
圖2、圖1中水力脈沖振動器的A-A剖面圖圖3、圖1中水力脈沖振動器的B-B剖面圖具體實施方式
結合附圖對實際采用的水力脈沖振動器結構予以說明。一種水力脈沖振動器由圓柱狀殼體1和置于殼體內腔的振動構件構成，殼體的兩端分別車有套管扣，上部可連接套管，下部可連接其它固井設備，振動構件由卡簧8固定在殼體1內，振動構件由分流罩7、渦輪6、復位彈簧5、上振動片4、滑柱3和下振動片2構成，分流罩7開有進液孔13，分流罩13中心的上軸承9和下振動片2中心的下軸承10分別連接渦輪軸12的兩端，復位彈簧5和上振動片2從上至下以渦輪軸12為中心安裝在渦輪6下部的渦輪軸12上，上振動片2底面設有棱面15，滑柱3安裝在下振動片4的上部圓周邊上并高出下振動片頂面，棱面與滑柱緊密接觸，上振動片和下振動片分別四個通孔14，分流罩7與殼體1的內壁之間，下振動片2和殼體1的內壁之間都采用密封圈11密封，棱面15上的棱呈中心放射狀。
本實用新型振動器的振動方向和水力脈沖的傳播與井軸一致，從而在水泥漿流中產生劇烈的高頻水力脈沖，脈沖帶動水泥顆粒做振動運動。水泥漿失水量減少，凝固時間縮短，提高水泥石的強度性能及與巖石和套管的膠結接觸力，降低了水泥石的滲透能力。
權利要求1.一種水力脈沖振動器由圓柱狀殼體(1)和置于殼體(1)內腔的振動構件構成，殼體的兩端分別車有套管扣，其特征在于振動構件由卡簧(8)固定在殼體(1)內，振動構件由分流罩(7)、渦輪(6)、復位彈簧(5)、上振動片(4)、滑柱(3)和下振動片(2)構成，分流罩(7)開有進液孔(13)，分流罩(7)中心的上軸承(9)和下振動片(2)中心的下軸承(10)分別連接渦輪軸(12)的兩端，復位彈簧(5)和上振動片(2)從上至下以渦輪軸(12)為中心安裝在渦輪(6)下部的渦輪軸(12)上，棱面(15)或滑柱(3)分別設置在上振動片(4)的底面或下振動片(2)的頂面，棱面(15)與滑柱(3)緊密接觸，上振動片(2)和下振動片(4)分別開有通孔(14)，振動構件與殼體(1)的內壁之間采用密封圈(11)密封。
2.如權利要求1所述振動構件與殼體(1)的內壁之間采用密封圈(11)密封，其特征在于分流罩(7)與殼體(1)的內壁之間，下振動片(2)和殼體(1)的內壁之間均采用密封圈(11)密封。
3.如權利要求1所述的棱面(15)或滑柱(3)分別設置在上振動片(4)的底面或下振動片(2)的頂面，其特征在于上振動片(4)底面設有棱面(15)，滑柱(3)安裝在下振動片(2)的頂面圓周上并高出下振動片(2)頂面。
4.如權利要求1所述的棱面(15)或滑柱(3)分別設置在上振動片(4)的底面或下振動片(2)的頂面，其特征在于上振動片(4)底面周邊安裝滑柱(3)，下振動片(4)的頂面設有棱面(15)。
5.如權利要求1所述的棱面(15)，其特征在于棱面上的棱呈中心放射狀。
6.如權利要求1所述的上振動片(4)和下振動片(2)分別開有通孔(14)，其特征在于上、下振動片分別開有四個相互對應的通孔(14)。
專利摘要本實用新型涉及一種鉆井完井階段用的水力脈沖振動器，主要用于提高石油鉆井中直井、定向井和大位移井的固井質量。目前機械方法不能較全面提高固井質量，本實用新型利用產生振動波調節水泥漿和鉆井液的工藝性能。水力脈沖振動器由殼體和殼體內腔的振動構件構成，振動構件由分流罩、渦輪、復位彈簧、上振動片、滑柱和下振動片構成。液體流動帶動渦輪旋轉，彈簧將上振動片向下壓緊，上振動片產生周期性的軸向移動，振蕩轉化為波場。利用本實用新型，可使得水泥漿失水量減少，凝固時間縮短，提高水泥石的強度性能，增強水泥石與巖石和套管的膠結接觸力，降低了水泥石的滲透能力。
文檔編號E21B33/13GK2693945SQ20032012957
公開日2005年4月20日 申請日期2003年12月24日 優先權日2003年12月24日
發明者齊月魁, 王曉林, 徐學軍, 李洪俊 申請人:大港油田集團有限責任公司, 大港油田集團鉆采工藝研究院