水力振蕩器結(jié)構(gòu)

　　水力振蕩器主要由三部分機(jī)械組成部分：（1）振蕩短節(jié);（2）動(dòng)力部分;（3）閥門和軸承系統(tǒng)。

　　水力振蕩器通過自身產(chǎn)生的縱向振動(dòng)來(lái)提高鉆進(jìn)過程中鉆壓傳遞的有效性和減少底部鉆具與井眼之間的摩阻，這就意味著水力振蕩器可以在各種鉆進(jìn)模式中，特別是在使用動(dòng)力鉆具的定向鉆進(jìn)中改善鉆壓的傳遞，減少鉆具組合粘卡的可能性，減少扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

　　隨著大位移井?dāng)?shù)量的增加和水平位移的不斷延伸，其鉆進(jìn)模式面臨著更大的挑戰(zhàn)，NOV公司的水力振蕩器通過簡(jiǎn)單有效的方式解決這個(gè)難題，提出了一個(gè)獨(dú)特而又有效的途徑。平穩(wěn)的鉆壓傳遞，甚至在方位角變化很大的復(fù)雜地層中，提高對(duì)鉆頭工具面的調(diào)整能力，以使鉆達(dá)更遠(yuǎn)的目的層;在鉆進(jìn)中不需過多的工作來(lái)調(diào)整工具面，保持工具面的穩(wěn)定，提高機(jī)械鉆速

　　水力振蕩器原理說(shuō)明

　　工具的動(dòng)力部分是有一一個(gè)2：1的馬達(dá)組成，馬達(dá)轉(zhuǎn)子的下端固定一個(gè)閥片，所以流體通過動(dòng)力部分時(shí)，驅(qū)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于螺桿的特性，末端在-一個(gè)平面上往復(fù)運(yùn)動(dòng)（稱之為動(dòng)閥片）。

　　與動(dòng)力部分連接的是閥門和軸承系統(tǒng)，主要部件就是耐磨套和-一個(gè)固定的閥片（定閥片），動(dòng)閥片和定閥片緊密配合，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致兩個(gè)閥片相錯(cuò)和重合，相錯(cuò)和重合就導(dǎo)致上流的壓力發(fā)生變化，期性相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成流體流經(jīng)工具的截面積（最大值和最小值）周期性的變化。過程如下圖所示：

　　圖3：

　　圖一：

　　兩個(gè)閥門最少重合時(shí)，由于流體通過工具的截面積為最小，所以通過工具后就產(chǎn)生一個(gè)最大的壓力降。

　　圖二：

　　截面積周期性變化導(dǎo)致上游壓力同步的周期變化。

　　水力振蕩器作用機(jī)理

　　動(dòng)力部分使上游壓力周期性的變化作用在彈簧短節(jié)上，就形成彈簧短節(jié)不斷的壓內(nèi)在的彈簧，形成振動(dòng)。彈簧短 節(jié)簡(jiǎn)圖如下：

　　通過短節(jié)的流體的壓力周期性的變化，作用在短節(jié)內(nèi)在的彈簧， 這樣由于壓力時(shí)大時(shí)小，所以， 短節(jié)的活塞就在壓力和彈簧的雙重作用下，軸向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這樣就造成與工具連接的其他鉆井工具在軸向上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 由于彈簧的壓縮是消耗能量的，所以，當(dāng)能量釋放時(shí)，75%的作用力向下， 就是指向鉆頭的方向，其余25%作用力向上，鉆頭的背向。

　　水力振蕩器使自己上下的鉆具在井眼產(chǎn)生縱向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 這樣鉆具在井底暫時(shí)的靜摩擦變成動(dòng)摩擦，這樣，摩擦阻力就大大降低，所以工具可以有效的減少因井眼軌跡而產(chǎn)生的鉆具拖拉現(xiàn)象， 保證有效的WOB。

　　振動(dòng)的頻率和通過工具的流量是線性關(guān)系，頻率范圍： 9一26HZ。工具的瞬間沖擊的加速度范圍： 1-3 倍的重力加速度。

　　水力振蕩器鉆井中操作程序

　　1、地面功能測(cè)試

　?。?）在鉆臺(tái)組合工具時(shí)，不可在水力振蕩器動(dòng)力部分施加外力，包括坐卡瓦，安全卡瓦，上1卸扣等。

　?。?）在由單根連接而成的剛性鉆具組合中，水力振蕩器安放位置視具體情況而定。

　?。?）振蕩短節(jié)直接接在振蕩器之上。

　　（4）在地面進(jìn)行功能測(cè)試，振蕩短節(jié)振蕩頻率與流量成正比，在地面測(cè)試中，其產(chǎn)生的振動(dòng)或許會(huì)使整個(gè)鉆具發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，為安全起見，盡可能使用較低的排量，盡量降低其振蕩頻率。在地面測(cè)試中以能觀察到振蕩短節(jié)的蠕動(dòng)即止，蠕動(dòng)范圍在3-10mm 之間。

　?。?）如果工具之下的鉆具組合相對(duì)較輕，必須達(dá)到一定的排量才能驅(qū)動(dòng)工具工作。

　　低溫環(huán)境中的測(cè)試：

　　如果環(huán)境溫度低于-10 C，就不能在地面進(jìn)行功能測(cè)試，否則會(huì)對(duì)定子的橡膠造成永久的損害：

　　超高溫井下工具的測(cè)試：

　　在高溫環(huán)境中使用，工具的樣膠中需添加特殊的材料，確保工具在超高溫的環(huán)境中正常運(yùn)行。所以工具在低溫環(huán)境中，定子的橡膠沒有騰脹，但在高溫測(cè)試中通過工具的壓降要高些：

　　2、鉆井操作規(guī)程

　　鉆壓施加原則：

　　開始鉆進(jìn)時(shí)，不宜過大，應(yīng)逐漸加壓，找到一個(gè)機(jī)械鉆速最快的最佳契合點(diǎn)（最優(yōu)值），然后保存該鉆壓鉆進(jìn)，切勿期望值過高。在滑動(dòng)工況，第一次滑動(dòng)，先將排量提起來(lái)，再逐漸加壓; 在復(fù)合工況，也要注意鉆壓，不宜過大。

　　水力振蕩器在小鉆壓鉆進(jìn)中，可有效地消除鉆具重量在井壁某段的聚集效應(yīng); 如使用大鉆壓鉆進(jìn)，振動(dòng)短節(jié)的彈簧將受到壓縮，這樣就會(huì)降低工具的使用效果; 在并斜較小的井眼鉆井中，水力振蕩器應(yīng)安放在受壓位置（中性點(diǎn)以下），以避免跳鉆發(fā)生。工具在鉆具組合中的位置：

　　當(dāng)工具用于比較彎曲井眼中，或重力集中效應(yīng)發(fā)生在離井底較遠(yuǎn)井段時(shí)，將工具組合在上部鉆桿中能最大發(fā)揮工具功能。對(duì)具體安放位置，請(qǐng)咨詢當(dāng)?shù)氐腘OV 辦公室。

　　最大限度的發(fā)揮工具的功效：

　　水力振蕩器的效果主要是由流經(jīng)的排量來(lái)決定的，但每件工具都是依具體應(yīng)用條件設(shè)定好的，所以施工中，排量盡量與設(shè)定工具的排量一致，這樣工具的使用效果才能最大化。另外在選擇排量的過程中，盡量選擇設(shè)定工具所參考的最大排量，大的排量就意味著較大的壓降，高頻率，從而帶來(lái)更好的工作效果。

　　3、工具使用前后的管理

　　低溫保管準(zhǔn)則：

　　動(dòng)力部分的定子應(yīng)保存在OC之上，0C以下短暫的運(yùn)輸或者現(xiàn)場(chǎng)待命對(duì)定子不會(huì)造成影響，但如果時(shí)間長(zhǎng)的話，工具應(yīng)保存在OC以上的環(huán)境中，另外組裝的工具在-10C的環(huán)境下，保存不能超過7 天。

　　高溫保管準(zhǔn)則：

　　高溫環(huán)境中，定子不能放在陽(yáng)光直射到的地方，如果必須在室外存放時(shí)，可以在工具的表面覆蓋帆布或者其他的遮光材料。

　　施工后工具的管理：

　　用清水沖洗工具后，再用肥皂水沖洗。水力振蕩器的動(dòng)力部分禁止用外力轉(zhuǎn)動(dòng)工具。具體操作如下，將工具垂直懸吊（ 公扣在下），在上母接頭安裝過濾器，使流體過濾通過工具的動(dòng)力部分。

　　水力振蕩器使用中的問題與解決辦法

　　如工具工作異常，應(yīng)考慮如下的因素：

　?。?）鉆井液比重和排量與設(shè)定工具是否一致;

　?。?）工具在鉆具中的位置：調(diào)整工具在井下鉆具中的位置，或另外引入第2套工具;

　　（3）實(shí)際的溫度和鉆井液性能：

　?。?）工作時(shí)間（推薦工具最大循環(huán)時(shí)間200h）;

　　（5）是否有堵漏劑：鉆井液中較大的固相顆?？梢远氯ぞ?。