一种立阀结构水力振荡器的研制与分析

沈楠

(中石油长庆油田分公司第十一采油厂方山作业区，甘肃 庆阳 745000)

钱利勤，冯定，吕加华

(长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)

在大斜度井、水平井钻井过程中，由于钻柱的自重很容易产生托压现象，不仅严重影响钻井速度，更会增加钻井风险[1～4]。为此，国内外专家采取各种措施解决这一问题，Kjellinge等[5]的双作用液压缸的减摩器，通过短距离的往复运动产生振动，减小了摩擦阻力。Rasheed等[6～8]分别在文献中介绍了轴向振荡减摩器在连续管钻井中的应用，实践表明油田现场应用效果良好。在国内，刘志坚等[9]分析了水力振荡器具有的功能及技术优势，可以有效解决钻井过程中的托压问题。吕加华等[10]设计了一种三维水力振荡器，实现轴向以及径向的周期振荡，对水力振荡器作用区间进行了理论分析。现有水力振荡器大多使用阀盘单一，在使用过程中动阀盘和定阀盘之间相接触，在使用过程中出现磨损严重现象。为此设计了一种立阀结构水力振荡器，采用立阀结构，立阀中动阀和定阀之间具有一定间隙，相互之间不会出现摩擦现象，利用阀盘过流面积交错变化产生压力脉冲，实现钻具与井壁或套管静摩擦变为动摩擦，从而达到降摩减阻效果。

1 方案设计

1.1 工作原理

图1为立阀结构水力振荡器结构示意图。在水平井钻井过程中，由涡轮部分提供动力带动涡轮轴转动，涡轮轴上有3个流道口，呈均匀分布，流道的宽度略大于挡流盘的宽度，从而使挡流盘与涡轮轴上的流道形成动定阀关系。……