和定阀座304，所述动阀片302与动阀座301以及定阀片303与定阀座304之间通过盈配合固定连接，所述动阀片302与所述定阀片303上分别设有多个沿动阀片或定阀片的圆周方向均匀分布的第一过流孔和第二过流孔，以使所述动阀片302在所述主轴的驱动下旋转时，所述第一过流孔与所述第二过流孔交错或重叠形成的重叠区的过流面积呈周期性变化，如图3所示。本实用新型采用涡轮替代螺杆驱动，因螺杆驱动配套的装置中有橡胶材料，具有不耐高温的缺陷，而涡轮为纯金属材料，耐高温，相比螺杆使用寿命长，可以免除频繁更换水力振荡器而提高其工作效率，同时打破了水力振荡器在高温工作条件下的局限性。另外，因涡轮驱动不会产生如螺杆驱动产生的扭力，进而使偏心孔与固定孔形成的重叠区过流面积发生周期性变化，故使用涡轮驱动时，动阀片与定阀片上需开设多个沿其圆周方向均匀分布的过流孔。
[0033]在另一种方案中，所述的水力振荡器，所述动阀片302上的所述第一过流孔与所述定阀片303上的所述第二过流孔一一对应，所述第一过流孔与所述第二过流孔的数量至少为3个。若第一过流孔与第二过流孔的数量为I个或2个，动阀片在旋转过程中，过流面积有较长一段时间为0，则无过流产生的压力，导致水力振荡器无法正常工作。
[0034]在另一种方案中，所述的水力振荡器，所述第一过流孔与所述第二过流孔的数量均为3-8个。
[0035]在另一种方案中，所述的水力振荡器，所述第一过流孔与所述第二过流孔均为圆形。
[0036]如图2中(a)所示，所述的水力振荡器，所述第一过流孔的数量为3个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片302的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为65-90°。夹角过大，动阀片在转动的过程中，第一过流孔与第二过流孔在某一个阶段保持完全重合的状态，以至于使总过流面积在一个阶段维持不变，没有压降的变化，因而不能产生冲击力，不能起到减摩降阻的目的，同样的，夹角过小，动阀片在转动的过程中，第一过流孔与第二过流孔在某一个阶段的总过流面积为0，也没有压降的变化，不能起到减摩降阻的目的。
[0037]如图2中(b)所示，所述的水力振荡器，所述第一过流孔的数量为4个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片302的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为50-80° ο
[0038]如图2中(C)所示，所述的水力振荡器，所述第一过流孔的数量为5个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片302的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为40-60° ο
[0039]如图2中(d)所示，所述的水力振荡器，所述第一过流孔的数量为6个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片302的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为35-55° ο
[0040]在另一种方案中，所述的水力振荡器，如图1所示，
[0041]所述涡轮节I外部为上壳体107，上主轴103通过上轴承组件106和上接头101固定于所述上壳体107内部，所述上接头101与振动短节连接以实现所述动力短节与振动短节连接，所述上主轴103上依次套设有定子104与转子105，所述上主轴103的上端通过锁紧轴102锁紧，所述上主轴103的下端分别通过花键套108与上过渡接头109锁紧与固定；
[0042]所述支撑节2外部为下壳体203，下主轴204通过下轴承组件205固定于所述下壳体203内部，其上端通过花键轴201与下过渡接头202固定，其下端依次套设有中间隔套206和扶正轴承207以固定所述下主轴204，所述下主轴204的下端连接所述阀系3的动阀座304，所述定阀座与304下接头208连接；
[0043]其中，所述下过渡接头202与所述上过渡接头109连接，所述上壳体107与所述下壳体203连接，以实现所述支撑节2与所述涡轮节I密封连接，所述花键轴201与所述花键套108连接，以实现所述上主轴103与所述下主轴204连接形成所述主轴。
[0044]参照图1、图2和图3，本实用新型的水力振荡工具在工作时，钻井液流经涡轮节1，驱动转子105旋转，转子105带动涡轮节上主轴103转动，上主轴103转动通过花键轴201传递给支撑节2的下主轴204，使其跟着上主轴103 —起转动，动阀片302随着下主轴204一起转动，从而使动阀片302和定阀片303的过流孔不停地重合或者交错，实现过流面积的变化，影响钻井液的流量，从而使钻具受到周期性变化的轴向力，如图3所示。压力波向上传递，带动振动壳体在轴向发生持续的简谐性振动，有效改善上方钻柱与井壁的摩擦阻力，提高钻进速度，同时压力波向下传递给钻头，促使破岩压力周期性变化，有效破碎岩石。水力振荡器振动的频率、振幅可以通过调整涡轮节的结构尺寸，动阀、定阀的结构尺寸，过流孔的尺寸、数量以及钻井液的流量来实现。
[0045]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种水力振荡器，包括通过螺纹连接的振动短节和动力短节，其特征在于，动力短节包括通过螺纹密封连接的涡轮节和支撑节，以及设置在所述涡轮节与所述支撑节内部中心的主轴，所述主轴的下端连接有设置在所述支撑节内部的阀系，所述阀系由上至下依次包括动阀座、动阀片、定阀片和定阀座，所述动阀片与动阀座以及定阀片与定阀座之间通过盈配合固定连接，所述动阀片与所述定阀片上分别设有多个沿动阀片或定阀片的圆周方向均匀分布的第一过流孔和第二过流孔，以使所述动阀片在所述主轴的驱动下旋转时，所述第一过流孔与所述第二过流孔交错或重叠形成的重叠区的过流面积呈周期性变化。2.如权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于，所述动阀片上的所述第一过流孔与所述定阀片上的所述第二过流孔一一对应，所述第一过流孔与所述第二过流孔的数量至少为3个。3.如权利要求2所述的水力振荡器，其特征在于，所述第一过流孔与所述第二过流孔的数量均为3-8个。4.如权利要求2所述的水力振荡器，其特征在于，所述第一过流孔与所述第二过流孔均为圆形。5.如权利要求4所述的水力振荡器，其特征在于，所述第一过流孔的数量为3个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为65-90° ο6.如权利要求4所述的水力振荡器，其特征在于，所述第一过流孔的数量为4个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为50-80° ο7.如权利要求4所述的水力振荡器，其特征在于，所述第一过流孔的数量为5个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为40-60° ο8.如权利要求4所述的水力振荡器，其特征在于，所述第一过流孔的数量为6个，对于任意一个第一过流孔设置为，沿所述动阀片的端面的中心向所述第一过流孔引的两条切线的夹角为35-55° ο9.如权利要求1所述的水力振荡器，其特征在于， 所述涡轮节外部为上壳体，上主轴通过上轴承组件和上接头固定于所述上壳体内部，所述上接头与振动短节连接以实现所述动力短节与振动短节连接，所述上主轴上依次套设有定子与转子，所述上主轴的上端通过锁紧轴锁紧，所述上主轴的下端分别通过花键套与上过渡接头锁紧与固定； 所述支撑节外部为下壳体，下主轴通过下轴承组件固定于所述下壳体内部，其上端通过花键轴与下过渡接头固定，其下端依次套设有中间隔套和扶正轴承以固定所述下主轴，所述下主轴的下端连接所述阀系的动阀座，所述定阀座与下接头连接； 其中，所述下过渡接头与所述上过渡接头连接，所述上壳体与所述下壳体连接，以实现所述支撑节与所述涡轮节密封连接，所述花键轴与所述花键套连接，以实现所述上主轴与所述下主轴连接形成所述主轴。
【专利摘要】本实用新型公开了一种水力振荡器，包括通过螺纹连接的振动短节和动力短节，动力短节包括通过螺纹密封连接的涡轮节和支撑节，以及设置在涡轮节与支撑节内部中心的主轴，主轴的下端连接有设置在支撑节内部的阀系，阀系由上至下依次包括动阀座、动阀片、定阀片和定阀座，动阀片与动阀座以及定阀片与定阀座之间通过盈配合固定连接，动阀片与定阀片上分别设有多个沿动阀片或定阀片的圆周方向均匀分布的第一过流孔和第二过流孔，以使动阀片在主轴的驱动下旋转时，第一过流孔与第二过流孔交错或重叠形成的重叠区的过流面积呈周期性变化。本实用新型的水力振荡器耐高温，使用寿命长，工作效率高。
【IPC分类】E21B7/24, E21B28/00
【公开号】CN204899779
【申请号】CN201520395092
【发明人】余长柏, 钱伟强, 张正禄, 王鹏飞, 张策, 代琼曦
【申请人】中石化石油工程机械有限公司研究院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年6月9日