脉冲射流提速接头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井技术领域，特别涉及一种脉冲射流提速接头。
【背景技术】
[0002]钻井工程最重要的一步是破碎岩石。破碎岩石所需要的能量来自地表，能量通过钻井液、钻杆传递到下部钻头，钻头直接破岩。过去几十年间出现了一批技术用于提高钻头破岩效率，脉冲射流提速技术就是其中一种。脉冲射流提速技术是将钻井液的连续流动转换成一定频率的间歇流动。通过这种转换钻井液在钻头水眼的出口速度大幅提高，这种速度的提高直接带来射流冲击效率的提高，水力破岩效率得到增强。而且脉冲射流效应改变井底岩肩床的分布，提高了井底钻头部岩肩上返速度，避免了岩肩的重复破碎。此外，脉冲射流效应周期性地降低井底压力，这种周期性降低井底压力可以减小井底岩石“压持效应”，使钻井速度得到提高。在上述三种效应的作用下，脉冲射流技术有效地提高了钻井机械钻速。
[0003]国内脉冲钻井技术也得到较为广泛的推广应用，取得较好的提速效果。传统的脉冲钻井技术多为脉冲钻头技术，由于钻头尺寸限制，使得脉冲射流在振幅和脉冲频率的调制方面存在较多限制。脉冲射流频率多为随流量变化值，且无法调节，导致脉冲射流钻井技术未能最大限度的发挥作用。随着当前井深增加，需更大限度的发挥脉冲射流的效能，使脉冲射流技术根据地层特性需求对频率和幅值进行适当的调整。虽然现有技术中提供了频率可调脉冲提速工具，现场应用效果也较好，但是在现场使用过程中，由于受循环介质中杂质含量、粒径大小等因素的影响，存在地表栗压异常升高或憋栗的风险。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型实施例提供了一种脉冲射流提速接头，在实现调整脉冲射流的频率和脉冲幅值的同时，提高脉冲射流提速接头的安全性，以避免出现地表栗压异常升高或憋栗的现象。该脉冲射流提速接头包括:外壳体，所述外壳体内设有孔径依次减小的通孔，在相邻三个通孔中孔径最大的通孔内设置有轴承、上固定孔板、下固定孔板、导流叶片、配合筒以及空心轴，在所述相邻三个通孔中位于中间的通孔中设置有偏心轴、转动密封块以及周期导流板，在所述相邻三个通孔中孔径最小的通孔中设置有谐振脉冲腔，其中，所述下固定孔板水平固定在所述孔径最大的通孔和所述位于中间的通孔之间的台阶面上；所述上固定孔板在所述下固定孔板的上方、与所述下固定孔板相隔预设距离处水平固定，所述上固定孔板和所述下固定孔板的中心处均设有圆孔，所述上固定孔板和所述下固定孔板上均设有流道，所述流道是流动钻井液的通道；所述轴承安装在所述上固定孔板和所述下固定孔板的圆孔中；所述空心轴与所述轴承的内径面连接，所述空心轴内部设有轴通孔，所述空心轴的长度大于所述预设距离，所述空心轴与所述上固定孔板连接的第一端与所述上固定孔板的上表面同平面；所述导流叶片固定在所述上固定孔板和所述下固定孔板之间的空心轴上，成上下两层分布；所述配合筒安装在所述上固定孔板和所述下固定孔板之间、所述导流叶片和外壳体的内腔壁之间；所述偏心轴的第一端固定在所述空心轴的第二端上；所述转动密封块固定在所述偏心轴的第二端上；所述周期导流板固定在所述偏心轴的第二端下方、所述位于中间的通孔与所述孔径最小的通孔之间的台阶面上，所述周期导流板上设有扰流通孔，所述扰流通孔是流动钻井液的通道，所述转动密封块的数量、所述偏心轴的数量和所述扰流通孔的数量相同，在钻井液通过所述上固定孔板上的流道冲击所述导流叶片时，所述空心轴带动所述偏心轴旋转，所述转动密封块随所述偏心轴旋转，在旋转过程中，所述转动密封块与所述扰流通孔重合时，所述扰流通孔被密封，否则，所述扰流通孔畅通，使得所述扰流通孔周期性地畅通或被密封，产生脉冲流体；所述谐振脉冲腔内设有阶梯孔，用于放大所述脉冲流体的脉冲振幅。
[0005]在一个实施例中，所述周期导流板的中心处设有安全通孔，该安全通孔是流动钻井液的通道。
[0006]在一个实施例中，所述安全通孔的直径是10毫米至15毫米。
[0007]在一个实施例中，所述外壳体为圆柱形，所述外壳体内孔径大的一端与钻井管柱连接，所述外壳体的另一端与钻头连接。
[0008]在本实用新型中，通过将钻井液的动能转化为空心轴的旋转机械能，使得扰流通孔周期性地畅通或被密封，产生脉冲流体；通过调整导流叶片的数量可以实现调整脉冲流体的频率，通过调整谐振脉冲腔，可以实现调整脉冲流体的脉冲振幅，进而可以根据地层特性，调整脉冲流体的频率和脉冲振幅，达到提高破岩效率和钻井速度的目的；同时，空心轴内部的轴通孔是保持畅通的，钻井液可以通过轴通孔流动，提高了脉冲射流提速接头的应用安全性，以避免出现地表栗压异常升高或憋栗的现象。
【附图说明】
[0009]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
[0010]图1是本实用新型实施例提供的一种脉冲射流提速接头的剖面示意图；
[0011]图2是本实用新型实施例提供的一种周期导流板的结构示意图；
[0012]图3是本实用新型实施例提供的一种扰流通孔被密封的示意图；
[0013]图4是本实用新型实施例提供的一种扰流通孔畅通的示意图；
[0014]图5是本实用新型实施例提供的一种转动密封块在不同位置产生的脉冲压力的示意图；
[0015]图6是本实用新型实施例提供的一种谐振脉冲腔放大后的脉冲射流的脉冲振幅的示意图。
【具体实施方式】
[0016]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0017]在本实用新型实施例中，提供了一种脉冲射流提速接头，如图1所示，该脉冲射流提速接头包括:外壳体1，所述外壳体1内设有孔径依次减小的通孔，在相邻三个通孔中孔径最大的通孔内设置有轴承2、上固定孔板3、下固定孔板6、导流叶片4、配合筒5以及空心轴7，在所述相邻三个通孔中位于中间的通孔中设置有偏心轴9、转动密封块8以及周期导流板10，在所述相邻三个通孔中孔径最小的通孔中设置有谐振脉冲腔11，其中，
[0018]所述下固定孔板6水平固定在所述孔径最大的通孔和所述位于中间的通孔之间的台阶面上；
[0019]所述上固定孔板3在所述下固定孔板6的上方、与所述下固定孔板相隔预设距离处水平固定，所述上固定孔板和所述下固定孔板的中心处均设有圆孔，所述上固定孔板和所述下固定孔板上均设有流道，所述流道是流动钻井液的通道；
[0020]所述轴承2安装在所述上固定孔板和所述下固定孔板的圆孔中；
[0021]所述空心轴7与所述轴承2的内径面连接，所述空心轴内部设有轴通孔701，所述空心轴的长度大于所述预设距离，所述空心轴与所述上固定孔板连接的第一端与所述上固定孔板的上表面同平面；
[0022]所述导流叶片4固定在所述上固定孔板和所述下固定孔板之间的空心轴上，成上下两层分布；
[0023]所述配合筒5安装在所述上固定孔板和所述下固定孔板之间、所述导流叶片和外壳体的内腔壁之间；
[0024]所述偏心轴9的第一端固定在所述空心轴的第二端上；
[0025]所述转动密封块8固定在所述偏心轴的第二端上；
[0026]所述周期导流板10固定在所述偏心轴的第二端下方、所述位于中间的通孔与所述孔径最小的通孔之间的台阶面上，如图2所示，所述周期导流板10上设有扰流通孔101，所述扰流通孔101是流动钻井液的通道，所述转动密封块的数量、所述偏心轴的数量和所述扰流通孔的数量相同，在钻井液通过所述上固定孔板上的流道冲击所述导流叶片时，所述空心轴带动所述偏心轴旋转，所述转动密封块随所述偏心轴旋转，在旋转过程中，如图3所示，所述转动密封块与所述扰流通孔重合时，所述扰流通孔被密封，否则，如图4所示，所述扰流通孔畅通，使得所述扰流通孔周期性地畅通或被密封，产生脉冲流体；
[0027]所述谐振脉冲腔11内设有阶梯孔，用于放大所述脉冲流体的脉冲振幅。
[0028]由图1所示可知，在本实用新型实施例中，通过将钻井液的动能转化为空心轴的旋转机械能，使得扰流通孔周期性地畅通或被密封，产生脉冲流体；通过调整导流叶片的数量可以实现调整脉冲流体的频率，通过调整谐振脉冲腔，可以