本发明涉及完井工具领域，特别是一种振动固井作业中提高固井效果的工具。
技术背景
振动固井技术是钻完井领域里一项新兴技术，常见的振动固井工具主要有涡轮式水力振动工具、翻板式振动工具和管内振动工具等几种；但受制于工具功率、井下实际情况、管柱固有振动频率及振动的衰减等因素，振动固井工具产生的振动在传播一定距离后能量衰减较快，因此，振动固井工具对距离较远的地方提高固井效果有限。目前，水力振动固井工具只能布置于井底位置，无法安置于管串中部，因为其内部有大量机械结构，布置在管串中部则无法进行后期施工作业。管内振动固井工具可以实现全井段的振动，但其需要在固井施工结束之后从管内下入，这时水泥已经进入侯凝阶段的数小时，而且这种工具不能在对固井质量影响最重要的注入和顶替阶段对水泥浆施加振动，因此这种振动固井工具对固井质量的提升效果较小。
技术实现要素：
本发明的目的是针对目现有振动固井工存在的有效振动距离有限的问题，设计了一种能够有效扩大振动固井工具的震动范围，增强整体振动效果，从而提升固井质量的振动固井用共振短节工具。
本发明的技术方案是：
一种振动固井用共振短节工具，包括基管、外层密封套及共振结构，其中：所述基管两端带有连接头，基管中段设有环形凹槽，环形凹槽上设置沿轴向的凸起背脊，背脊上间隔分布有多个卡槽；所述共振结构由两端的振动块通过中间连接段组成开口状园环结构，多个共振结构的中间连接段分别与基管背脊上的卡槽卡接配合；外层密封套密封套接在基管外的环形凹槽，并保持每个共振结构在密封后的环形凹槽内除了与背脊卡槽连接外，不与基管、外层密封套相接触。
上述方案还包括：
所述共振结构具有相同共振频率的结构，其振动块包括u形音叉结构、v形音叉结构或者凹、凸形音叉结构。
外层密封套通过密封件和固定销钉将基管外的环形凹槽密封固定。
本发明的优点在于：共振短节的设计目的是为了重新利用、分配振动能量，减少振动能量在传递中的无意义损耗，将更多的振动能量应用在振动水泥浆，提高振波传播距离，以提高振动固井效果。该工具预留的空腔部分设置有与振动固井工具匹配的共振结构，可以吸收、储存并放大完井管串底部的振动固井工具产生的振动；因为该工具内管内没有机械结构，管壁平滑无凸起或凹陷，不影响后期作业，可以布置在完井管串中部。
本工具结构简单，可靠性高，内部无复杂结构，杜绝了严重井下问题的发生；本工具配合振动固井工具一同使用，但工具的启动及工作无需特殊的工艺步骤配合，施工风险小。
附图说明
图1为本发明一种振动固井用共振短节工具半剖结构示意图；
图2为图1中共振短节去掉外层密封套共振结构布置示意图；
图3为图2的左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构进行详细的说明。
如图1，本发明主要由基管1-1、密封件1-2、固定销钉1-3、外层密封套1-4、共振结构1-5、固定销定1-6及密封结构1-7组成。其中，所述的密封件包括且不限于橡胶密封圈，所述共振结构包括且不限于音叉。
基管1-1通过上下接头起到连接上下管柱及固定工具部件的作用，外层密封套1-5配合基管1-1中间的环形凹槽组成一块夹层空间，这部分夹层空间用以安置共振结构1-5，并留出了共振结构1-5振动的空间，密封件1-2、1-4负责对夹层空间进行密封，防止井液进入夹层空间，以减少共振结构1-5共振时的阻力，固定销定1-3、1-6负责外层密封套1-4的固定，保证下入过程工具的完整性和安全。
如图2，共振短节的夹层空间可以布置数个共振结构1-5，每个共振结构由两端的振动块2-1通过中间连接段组成开口状园环结构。振动块2-1包括u形音叉结构、v形音叉结构或者凹、凸形音叉结构。
如图3，共振结构通过中间连接段与基管的凸起背脊连接在一起。
这些共振结构安装在夹层空间中，通过密封结构密封可以保证夹层空间不被外部流体侵入，从而使夹层空腔保持在空腔状态，这样可以保证共振结构更容易受激振动，也可以减小共振结构在受激振动后的能量衰减。共振短节中的共振结构的固有频率与安置在完井管串底部的振动固井工具的工作频率一致，同时应该尽量靠近套管的固有频率。当振动固井工具开始工作后，完井管柱受到振动固井工具的激励开始伴随振动，当振动传递至共振短节时，共振短节夹层空间内的共振结构将会逐步吸收振动能量发生共振，随着时间的增加，共振结构的振幅会逐渐增大，将振动放大后继续传递，上部的共振短节将会重复这一过程，直至振动能量在传播过程中耗尽，通过这一过程，共振短节可以实现提高振动固井效果与振动范围的作用。
振动固井工具产生的振动能量主要有以下几个去向：传递至周围水泥浆中带动其振动，传递至完井管柱带动其振动以及少部分克服阻力转化为热能；带动水泥浆振动是振动固井的主要目的，这部分振动能量可以改善水泥浆性能，提高固井效果；而克服阻力产生的热能是无用的，对水泥浆的性能改善没有明显作用，是振动固井中振动能量损失的部分，但这部分损失能量很小，可以忽略不计。