1.本發(fā)明涉及海洋石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水力振蕩器。

背景技術(shù)：

2.在海洋石油鉆井過程中，現(xiàn)有水力振蕩器一般主要由動力短節(jié)，閥軸總成和振蕩短節(jié)組成，其中，動力短節(jié)中的螺桿馬達(dá)帶動閥軸總成的閥片不斷旋轉(zhuǎn)，改變流道的過流面積，使工具流道中的壓力產(chǎn)生波動，從而驅(qū)動振蕩短節(jié)對鉆柱產(chǎn)生往復(fù)推力。

3.然而，現(xiàn)有的水力振蕩器在使用過程中需要在入井前啟動，導(dǎo)致水力振蕩器振動時間長，零件磨損嚴(yán)重，影響了其使用壽命；同時水力振蕩器的長時間振動會影響頂驅(qū)等鉆井設(shè)備的安全性，限制了水力振蕩器的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.為了提高水力振蕩器的使用壽命，本發(fā)明提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性開啟的水力振蕩器。

5.根據(jù)本發(fā)明的水力振蕩器，包括：依次同軸相連的引導(dǎo)短節(jié)、動力短節(jié)、振蕩短節(jié)、球座以及球鏢，引導(dǎo)短節(jié)內(nèi)形成有軸向的引導(dǎo)通道，動力短節(jié)包括連接在引導(dǎo)短節(jié)與振蕩短節(jié)之間的外殼、固定在外殼的內(nèi)表面的定子外筒、位于定子外筒內(nèi)的轉(zhuǎn)子閥片，以及用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子閥片相對于定子外筒旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件，轉(zhuǎn)子閥片與定子外筒之間形成有環(huán)空間隙，其中，轉(zhuǎn)子閥片上形成有軸向的中心通道，球座嵌入固定在中心通道的靠近引導(dǎo)短節(jié)的一端，球座具有中心孔道，中心孔道同時與中心通道、引導(dǎo)通道以及環(huán)空間隙相連通，水力振蕩器構(gòu)造為：在需要開啟時，將球鏢經(jīng)引導(dǎo)通道投入球座內(nèi)以封堵中心孔道，從而使流經(jīng)引導(dǎo)通道的流體完全進(jìn)入環(huán)空間隙以驅(qū)動振蕩短節(jié)工作。

6.進(jìn)一步地，引導(dǎo)短節(jié)包括與外殼相連的上接頭和固定連接在上接頭內(nèi)的引導(dǎo)接頭，上接頭內(nèi)形成有軸向貫通的第一引導(dǎo)通道，引導(dǎo)接頭固定連接在第一引導(dǎo)通道內(nèi)，引導(dǎo)接頭內(nèi)形成有軸向貫通的第二引導(dǎo)通道，引導(dǎo)通道包括連通的第一引導(dǎo)通道和第二引導(dǎo)通道，第二引導(dǎo)通道的靠近轉(zhuǎn)子閥片的一端與轉(zhuǎn)子閥片的靠近第二引導(dǎo)通道的一端之間形成有間距。

7.進(jìn)一步地，球座的中心孔道包括遠(yuǎn)離引導(dǎo)接頭的直孔段和與直孔段相連通的靠近引導(dǎo)接頭的錐孔段，錐孔段具有自直孔段朝向引導(dǎo)接頭漸增的內(nèi)徑寬度。

8.進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子閥片的靠近引導(dǎo)接頭的一端的內(nèi)壁上形成有用于支撐球座的臺階，臺階與轉(zhuǎn)子閥片的靠近引導(dǎo)接頭的一端之間的距離大于等于球座的軸向高度。

9.進(jìn)一步地，球座與轉(zhuǎn)子閥片之間設(shè)置有密封組件。

10.進(jìn)一步地，密封組件包括嵌入球座的外表面且沿球座的軸向間隔分布的多個密封圈。

11.進(jìn)一步地，球鏢包括依次同軸相連的用于與錐孔段密封配合的第一錐柱段、用于與直孔段密封配合的圓柱段以及第二錐柱段，第一錐柱段的最小外徑大于等于直孔段的內(nèi)

徑，第二錐柱段的最大外徑小于等于直孔段的內(nèi)徑。

12.進(jìn)一步地，球鏢由具有耐腐蝕性的金屬材料制成。

13.進(jìn)一步地，球鏢構(gòu)造為球形，球鏢的直徑大于等于錐孔段的最小內(nèi)徑，球鏢由具有耐腐蝕的橡膠材料制成。

14.進(jìn)一步地，第二引導(dǎo)通道包括與第一引導(dǎo)通道相連通的錐孔通道和與錐孔通道相連通的直孔通道，錐孔通道具有自直孔通道朝向第一引導(dǎo)通道漸增的內(nèi)徑寬度。

15.本發(fā)明的水力振蕩器通過設(shè)計特殊的球座與球鏢，在水力振蕩器需要工作時投入球鏢，觸發(fā)水力振蕩器開啟，從而可以實現(xiàn)水力振蕩器的選擇性開啟，進(jìn)而可以實現(xiàn)水力振蕩器只在目標(biāo)井段開啟，這不僅縮短了振蕩器工作時間，減少了零件磨損，延長了工具使用壽命，同時還有利于保護(hù)頂驅(qū)等其他鉆井設(shè)備。

附圖說明

16.圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的水力振蕩器在投球鏢前的結(jié)構(gòu)示意圖；

17.圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的水力振蕩器在投球鏢后的結(jié)構(gòu)示意圖；

18.圖3為圖2所示的a處的結(jié)構(gòu)的放大圖。

具體實施方式

19.為了更好的了解本發(fā)明的目的、結(jié)構(gòu)及功能，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

20.圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的水力振蕩器100的結(jié)構(gòu)。該水力振蕩器100包括：依次同軸相連的引導(dǎo)短節(jié)1、動力短節(jié)2、振蕩短節(jié)3、球座4以及球鏢5(如圖2所示)，引導(dǎo)短節(jié)1內(nèi)形成有軸向的引導(dǎo)通道，動力短節(jié)2包括連接在引導(dǎo)短節(jié)1與振蕩短節(jié)2之間的外殼21、固定在外殼21的內(nèi)表面的定子外筒22、位于定子外筒22內(nèi)的轉(zhuǎn)子閥片23，以及用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子閥片23相對于定子外筒22旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件25，轉(zhuǎn)子閥片23與定子外筒22之間形成有環(huán)空間隙26(如圖3所示)。其中，轉(zhuǎn)子閥片23上形成有軸向的中心通道24，球座4嵌入固定在中心通道24的靠近引導(dǎo)短節(jié)1的一端，球座24具有中心孔道，中心孔道同時與中心通道24、引導(dǎo)通道以及環(huán)空間隙26相連通，水力振蕩器100構(gòu)造為：在需要開啟時，將球鏢5經(jīng)引導(dǎo)通道投入球座4內(nèi)以封堵中心孔道，從而使流經(jīng)引導(dǎo)通道的流體完全進(jìn)入環(huán)空間隙26以驅(qū)動振蕩短節(jié)3工作。

21.如圖1所示，本發(fā)明實施例的水力振蕩器100在投球鏢5前，流經(jīng)引導(dǎo)通道的流體大部分通過球座4的中心孔道進(jìn)入中心通道24，僅有少部分流體進(jìn)入環(huán)空間隙26中，該少部分流體并不足以驅(qū)動震蕩短節(jié)3工作以使水力振蕩器100開啟；而當(dāng)本發(fā)明實施例的水力振蕩器100在需要開啟時，如圖2所示，可將球鏢5經(jīng)引導(dǎo)通道投入球座4內(nèi)以封堵其中心孔道，此時流經(jīng)引導(dǎo)通道的流體完全進(jìn)入環(huán)空間隙26，足以驅(qū)動振蕩短節(jié)3工作以使水力振蕩器100開啟。

22.本發(fā)明實施例的水力振蕩器100通過在轉(zhuǎn)子閥片23上形成軸向的中心通道24，并在中心通道24的靠近引導(dǎo)短節(jié)1的一端設(shè)置具有中心孔道的球座4，使得在不需要開啟水力振蕩器100時，流經(jīng)引導(dǎo)通道的用于驅(qū)動水力振蕩器100開啟的流體的壓力大部分通過中心孔道和中心通道24進(jìn)行卸除，從而使得進(jìn)入環(huán)空間隙26內(nèi)的流體的壓力降低，使其不會觸

發(fā)水力振蕩器100工作；而在需要開啟水力振蕩器100時，僅需向球座4內(nèi)進(jìn)行投球鏢5，此時球鏢5將中心孔道進(jìn)行封堵，流經(jīng)引導(dǎo)通道的流體完全進(jìn)入環(huán)空間隙26，即流經(jīng)引導(dǎo)通道的用于驅(qū)動水力振蕩器100的流體的壓力完全作用于環(huán)空間隙26內(nèi)，使其足以觸發(fā)水力振蕩器工作。

23.本發(fā)明實施例的水力振蕩器100通過投球鏢5的方式，實現(xiàn)了水力振蕩器的選擇性開啟，使得待水力振蕩器100能夠在下入目標(biāo)井段后開啟，解決了現(xiàn)有的水力振蕩器只能在入井前開啟，無法實現(xiàn)選擇性開啟的技術(shù)問題。選擇性開啟的水力振蕩器100不僅縮短了水力振蕩器100的振動時間，減少了零件磨損，延長了水力振蕩器100的使用壽命，同時還有利于保護(hù)頂驅(qū)等其他鉆井設(shè)備。該水力振蕩器滿足目前海上油氣田安全高效開發(fā)的作業(yè)需求，有較好的應(yīng)用前景。

24.在如圖2和圖3所示的優(yōu)選的實施例中，引導(dǎo)短節(jié)1可包括與外殼21相連的上接頭11和固定連接在上接頭11內(nèi)的引導(dǎo)接頭12，上接頭11內(nèi)形成有軸向貫通的第一引導(dǎo)通道111，引導(dǎo)接頭12固定連接在第一引導(dǎo)通道111內(nèi)，引導(dǎo)接頭12內(nèi)形成有軸向貫通的第二引導(dǎo)通道(第二引導(dǎo)通道可包括與第一引導(dǎo)通道111相連通的錐孔通道123和與錐孔通道123相連通的直孔通道122)，上述引導(dǎo)通道包括連通的第一引導(dǎo)通道111和第二引導(dǎo)通道，如圖3所示，第二引導(dǎo)通道的靠近轉(zhuǎn)子閥片23的一端與轉(zhuǎn)子閥片23的靠近第二引導(dǎo)通道的一端之間形成有間距d。間距d的設(shè)置用于實現(xiàn)在投球鏢5前，第一引導(dǎo)通道111、第二引導(dǎo)通道、球座4的中心孔道、轉(zhuǎn)子閥片23的中心通道24以及環(huán)空間隙26的連通。

25.如圖3所示，球座4的中心孔道可包括遠(yuǎn)離引導(dǎo)接頭12的直孔段42和與直孔段42相連通的靠近引導(dǎo)接頭12的錐孔段41，錐孔段41具有自直孔段42朝向引導(dǎo)接頭12漸增的內(nèi)徑寬度。錐孔段41的設(shè)置使得球座4采用了斜面引導(dǎo)設(shè)計，可確保投球鏢5一次成功，直孔段42的設(shè)置不僅可以防止球鏢5在向下的流體壓力的作用下脫出球座4，還有助于增加球鏢5與球座4之間的接觸面積，從而有利于提高球鏢5與球座4之間的密封性。

26.具體地，如圖3所示，球鏢5可包括依次同軸相連的用于與錐孔段41密封配合的第一錐柱段51、用于與直孔段42密封配合的圓柱段52以及第二錐柱段53，第一錐柱段51的最小外徑大于等于直孔段42的內(nèi)徑，第二錐柱段53的最大外徑小于等于直孔段42的內(nèi)徑。第一錐柱段51的最小外徑大于等于直孔段42的內(nèi)徑使得第一錐柱段51能夠被止擋在直孔段42之上并緊密地與錐孔段41接觸密封；圓柱段52的設(shè)置增加了球鏢5與直孔段42的接觸面積，從而有利于提高球鏢5與球座4之間的密封性；第二錐柱段53的最大外徑小于等于直孔段42的內(nèi)徑使得第二錐柱段53能夠順利地進(jìn)入直孔段42，以便于球鏢5更順利地投入球座4中。

27.在如圖3所示的實施例中，球鏢5可由具有耐腐蝕性的金屬材料制成。優(yōu)選地，球鏢5的外周壁上可嵌入有密封件54，具體地，球鏢5的外周壁上可形成有環(huán)形槽，密封件54固定在環(huán)形槽內(nèi)。

28.在另一個優(yōu)選的實施例中，球鏢5可以構(gòu)造為球形，球鏢5的直徑大于等于錐孔段41的最小內(nèi)徑，球鏢5由具有耐腐蝕的橡膠材料制成。該球鏢5依靠自身的彈性與錐孔段41密封配合，其結(jié)構(gòu)更為簡單，無需像如圖3所示的實施例一樣在球鏢5的外周壁額外設(shè)置密封件，因此更為經(jīng)濟(jì)實用。

29.當(dāng)然，球鏢5也可以是其它形狀，只要能夠滿足其與球座4的配合能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定有

效地密封效果即可，這里不作具體的限定。

30.回到圖3，轉(zhuǎn)子閥片23的靠近引導(dǎo)接頭12的一端的內(nèi)壁上形成有用于支撐球座4的臺階27，臺階27與轉(zhuǎn)子閥片23的靠近引導(dǎo)接頭12的一端之間的距離大于等于球座4的軸向高度。通過該設(shè)置，使得轉(zhuǎn)子閥片23的靠近引導(dǎo)接頭12的一端高于球座4的最頂端，球座4可完全包覆于轉(zhuǎn)子閥片23內(nèi)，球座4可快捷方便地被安裝在臺階27上，而高于球座4的最頂端的轉(zhuǎn)子閥片23的一端可實現(xiàn)對流體更好地分流作用，使得在投入球鏢5后，流體能夠快速地被轉(zhuǎn)子閥片23的一端導(dǎo)流至環(huán)空間隙26中。

31.優(yōu)選地，球座4與轉(zhuǎn)子閥片23之間可設(shè)置有密封組件6，該密封組件6用于確保水力振蕩器100內(nèi)的流體處于密閉空間內(nèi)，避免流體經(jīng)球座4與轉(zhuǎn)子閥片23之間的間隙進(jìn)入中心通道24，流體只能從環(huán)空間隙26通過，從而激活水力振蕩器100，進(jìn)而高效傳遞壓力波動，以提高振動效率。

32.進(jìn)一步地，密封組件6可包括嵌入球座4的外表面且沿球座4的軸向間隔分布的多個密封圈。更優(yōu)選地，密封組件6可包括嵌入球座4的外表面且沿球座4的軸向間隔分布的三個密封圈。

33.回到圖1，在第二引導(dǎo)通道中，錐孔通道123具有自直孔通道122朝向第一引導(dǎo)通道111漸增的內(nèi)徑寬度。該設(shè)置用于實現(xiàn)球鏢5的順利投入，該設(shè)置在結(jié)合球座4的結(jié)構(gòu)后，能夠進(jìn)一步確保投球鏢5一次成功，準(zhǔn)確到位。

34.需要注意的是，除非另有說明，本技術(shù)使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

35.在本技術(shù)的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。

36.最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。技術(shù)特征：

1.一種水力振蕩器，其特征在于，包括：依次同軸相連的引導(dǎo)短節(jié)、動力短節(jié)、振蕩短節(jié)、球座以及球鏢，所述引導(dǎo)短節(jié)內(nèi)形成有軸向的引導(dǎo)通道，所述動力短節(jié)包括連接在所述引導(dǎo)短節(jié)與所述振蕩短節(jié)之間的外殼、固定在所述外殼的內(nèi)表面的定子外筒、位于所述定子外筒內(nèi)的轉(zhuǎn)子閥片，以及用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子閥片相對于所述定子外筒旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件，所述轉(zhuǎn)子閥片與所述定子外筒之間形成有環(huán)空間隙，其中，所述轉(zhuǎn)子閥片上形成有軸向的中心通道，所述球座嵌入固定在所述中心通道的靠近所述引導(dǎo)短節(jié)的一端，所述球座具有中心孔道，所述中心孔道同時與所述中心通道、所述引導(dǎo)通道以及所述環(huán)空間隙相連通，所述水力振蕩器構(gòu)造為：在需要開啟時，將所述球鏢經(jīng)所述引導(dǎo)通道投入所述球座內(nèi)以封堵所述中心孔道，從而使流經(jīng)所述引導(dǎo)通道的流體完全進(jìn)入所述環(huán)空間隙以驅(qū)動所述振蕩短節(jié)工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力振蕩器，其特征在于，所述引導(dǎo)短節(jié)包括與所述外殼相連的上接頭和固定連接在所述上接頭內(nèi)的引導(dǎo)接頭，所述上接頭內(nèi)形成有軸向貫通的第一引導(dǎo)通道，所述引導(dǎo)接頭固定連接在所述第一引導(dǎo)通道內(nèi)，所述引導(dǎo)接頭內(nèi)形成有軸向貫通的第二引導(dǎo)通道，所述引導(dǎo)通道包括連通的所述第一引導(dǎo)通道和所述第二引導(dǎo)通道，所述第二引導(dǎo)通道的靠近所述轉(zhuǎn)子閥片的一端與所述轉(zhuǎn)子閥片的靠近所述第二引導(dǎo)通道的一端之間形成有間距。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力振蕩器，其特征在于，所述球座的中心孔道包括遠(yuǎn)離所述引導(dǎo)接頭的直孔段和與所述直孔段相連通的靠近所述引導(dǎo)接頭的錐孔段，所述錐孔段具有自所述直孔段朝向所述引導(dǎo)接頭漸增的內(nèi)徑寬度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力振蕩器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子閥片的靠近所述引導(dǎo)接頭的一端的內(nèi)壁上形成有用于支撐所述球座的臺階，所述臺階與所述轉(zhuǎn)子閥片的靠近所述引導(dǎo)接頭的一端之間的距離大于等于所述球座的軸向高度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力振蕩器，其特征在于，所述球座與所述轉(zhuǎn)子閥片之間設(shè)置有密封組件。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水力振蕩器，其特征在于，所述密封組件包括嵌入所述球座的外表面且沿所述球座的軸向間隔分布的多個密封圈。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力振蕩器，其特征在于，所述球鏢包括依次同軸相連的用于與所述錐孔段密封配合的第一錐柱段、用于與所述直孔段密封配合的圓柱段以及第二錐柱段，所述第一錐柱段的最小外徑大于等于所述直孔段的內(nèi)徑，所述第二錐柱段的最大外徑小于等于所述直孔段的內(nèi)徑。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水力振蕩器，其特征在于，所述球鏢由具有耐腐蝕性的金屬材料制成。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力振蕩器，其特征在于，所述球鏢構(gòu)造為球形，所述球鏢的直徑大于等于所述錐孔段的最小內(nèi)徑，所述球鏢由具有耐腐蝕的橡膠材料制成。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水力振蕩器，其特征在于，所述第二引導(dǎo)通道包括與所述第一引導(dǎo)通道相連通的錐孔通道和與所述錐孔通道相連通的直孔通道，所述錐孔通道具有自所述直孔通道朝向所述第一引導(dǎo)通道漸增的內(nèi)徑寬度。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于海洋石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種能夠選擇性開啟的水力振蕩器。包括：依次同軸相連的引導(dǎo)短節(jié)、動力短節(jié)、振蕩短節(jié)、球座以及球鏢，引導(dǎo)短節(jié)內(nèi)形成有軸向的引導(dǎo)通道，動力短節(jié)包括外殼、固定在外殼的內(nèi)表面的定子外筒、位于定子外筒內(nèi)的轉(zhuǎn)子閥片，以及用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子閥片相對于定子外筒旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件，轉(zhuǎn)子閥片與定子外筒之間形成有環(huán)空間隙。轉(zhuǎn)子閥片上形成有軸向的中心通道，球座嵌入固定在中心通道的靠近引導(dǎo)短節(jié)的一端，球座具有同時與中心通道、引導(dǎo)通道以及環(huán)空間隙相連通的中心孔道，水力振蕩器構(gòu)造為：在需要開啟時，將球鏢經(jīng)引導(dǎo)通道投入球座內(nèi)以封堵中心孔道，從而使流經(jīng)引導(dǎo)通道的流體完全進(jìn)入環(huán)空間隙以驅(qū)動振蕩短節(jié)工作。振蕩短節(jié)工作。振蕩短節(jié)工作。

技術(shù)研發(fā)人員：薛憲波 賈安學(xué) 張文博 陳峰 王啟偉 華澤君 王偉軍 鄭廣磊 曲躍 張誠成

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中海油田服務(wù)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.12

技術(shù)公布日：2022/7/29