一种回流式自激脉冲射流振荡器的制作方法

本实用新型涉及油气田钻井领域，具体来说，涉及油气田钻井减阻提速用的一种回流式自激脉冲射流振荡器。

背景技术：

在石油钻井过程中，钻井液的压持效应容易使钻屑沉积井底，堵塞裂缝，岩屑重复破碎严重，严重影响了钻头的寿命和机械钻进速度。另外，钻柱贴附井壁会造成钻柱整体摩阻加大，钻井效率降低。

脉冲射流不仅能有效克服水垫现象，还能利用水锤效应产生强大的瞬态能量，大幅度增加射流的打击力，直接提高射流能量有效利用率。因此，脉冲射流振荡工具在石油钻井领域得到较多的应用。专利号zl201820918574.0提供了一种小井眼水力脉冲射流钻井工具，在本体的内腔里设置导流体和叶轮座，在叶轮座内偏心设置叶轮，依靠叶轮的转动形成脉动激励；专利zl201811179650.1提供了一种脉冲射流液动冲击器，该冲击器设有中轴叶轮，中轴叶轮和过流盖板相配合产生脉冲射流；专利201710812279.7提供了一种防止井眼岩屑卡钻的脉冲射流阀，外壳体内装有旋转轴，旋转轴的中间部位安装有阀轮，在流体的作用下通过叶轮带动旋转轴转动，进而带动阀轮转动，周期性启闭旁通孔，使钻井液间断性地喷出，形成脉冲射流。但是这几种脉冲射流装置存在运动部件，结构复杂，脉动频率高，运行可靠性不高。

除上述通过机械方式实现脉冲射流的方法外，还存在通过流体自激振荡形成脉冲射流的方法。但是，基于helmholtz原理的自激振荡喷嘴，依靠振荡波在振荡腔内的传播与反馈来产生脉冲射流，振荡波在流体中传播速度较大，导致helmholtz自激振荡喷嘴的脉冲频率太高。依靠空化原理在钻井高围压条件下很难产生较好的脉冲射流。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服机械脉冲装置及传统自激振荡装置的不足，提供一种回流式自激脉冲射流振荡器，利用流体的附壁效应，造成内部周期性回流，形成自激振荡脉冲射流，提高钻井液清洗和破碎效率，加快机械钻进速度，延长钻头的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种回流式自激脉冲射流振荡器，包括本体、楔形整流块、圆柱整流块和封焊体，本体左端为连接外螺纹，右端为连接内螺纹，楔形整流块和圆柱整流块安装于本体中部，用封焊体密封，在本体内依次形成射流入口、振荡腔、回流通道、射流出口以及后导流壁、附着壁和前导流壁。

所述的本体用不锈钢制造。

所述的楔形整流块和圆柱整流块用硬质合金制造。

当流体经过射流入口进入振荡腔时，由于湍流扰动及附壁效应，主流会附着于某一侧附着壁，然后由于前导流壁和后导流壁的导流作用，部分流体进入该侧的回流通道，实现回流，回流的流体会将主流推向另一侧附着壁，在另一侧附着壁形成附壁流动和回流流动，接下来主流又被推回，如此反复；射流出口产生周期性压力脉动和速度脉动，形成自激振荡射流。

本实用新型具有以下的优点：(1)应用附壁效应及回流原理，由内部结构引发自激振荡脉冲射流，结构简单，无运动部件，运行可靠，使用寿命长。(2)振荡频率低，易于控制，通过调节射流入口、振荡腔、射流出口、楔形整流块以及圆柱整流块的尺寸，可以得到要求的振荡频率。

附图说明

图1为本实用新型提供的回流式自激脉冲射流振荡器的结构示意图。

图2为本实用新型结构示意图图1中a-a剖面图。

图3为本实用新型结构示意图图1中b-b剖面图。

图4为本实用新型结构示意图图1中c-c剖面图。

图5是本实用新型提供回流式自激脉冲射流振荡器出口压力脉动示意图。

图6是本实用新型提供回流式自激脉冲射流振荡器出口速度脉动示意图。

图中，1是本体，2是楔形整流块，3是圆柱整流块，4是封焊体，1.1是射流入口，1.2是后导流壁，1.3是振荡腔，1.4是回流通道，1.5是前导流壁，1.6是射流出口，1.7是连接内螺纹，1.8是连接外螺纹，2.1是附着壁。

具体实施方式

下面结合具体附图，进一步详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～图4所示，一种回流式自激脉冲射流振荡器包括本体1、楔形整流块2、圆柱整流块3和封焊体4，本体1左端为连接外螺纹1.8，右端为连接内螺纹1.7，两个楔形整流块2和圆柱整流块3安装于本体1中部，用封焊体4密封，在本体1内部依次形成射流入口1.1、振荡腔1.3、回流通道1.4、射流出口1.6以及后导流壁1.2、附着壁2.1和前导流壁1.5。

所述的本体1用不锈钢制造。

所述的楔形整流块2和圆柱整流块3用硬质合金制造。

当流体经过射流入口1.1进入振荡腔1.3时，由于湍流扰动及附壁效应，主流会附着于某一侧附着壁2.1，然后由于前导流壁1.5和后导流壁1.2的导流作用，部分流体进入该侧的回流通道1.4，实现一侧回流；回流的流体会将主流推向另一侧附着壁2.1，在另一侧附着壁2.1形成附壁流动和回流流动，接下来主流又被推回，如此反复；射流出口1.6产生周期性压力脉动和速度脉动，形成自激振荡射流。

图5和图6分别是本实用新型提供回流式自激脉冲射流振荡器所产生的压力脉动示意图和速度脉动示意图。