水力振蕩器結構

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

　　水力振蕩器通過自身產生的縱向振動來提高鉆進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模式中，特別是在使用動力鉆具的定向鉆進中改善鉆壓的傳遞，減少鉆具組合粘卡的可能性，減少扭轉振動。

　　隨著大位移井數量的增加和水平位移的不斷延伸，其鉆進模式面臨著更大的挑戰，NOV公司的水力振蕩器通過簡單有效的方式解決這個難題，提出了一個獨特而又有效的途徑。平穩的鉆壓傳遞，甚至在方位角變化很大的復雜地層中，提高對鉆頭工具面的調整能力，以使鉆達更遠的目的層;在鉆進中不需過多的工作來調整工具面，保持工具面的穩定，提高機械鉆速

　　水力振蕩器原理說明

　　工具的動力部分是有一一個2：1的馬達組成，馬達轉子的下端固定一個閥片，所以流體通過動力部分時，驅動心軸轉動，由于螺桿的特性，末端在-一個平面上往復運動（稱之為動閥片）。

　　與動力部分連接的是閥門和軸承系統，主要部件就是耐磨套和-一個固定的閥片（定閥片），動閥片和定閥片緊密配合，由于轉子的轉動，導致兩個閥片相錯和重合，相錯和重合就導致上流的壓力發生變化，期性相對運動造成流體流經工具的截面積（最大值和最小值）周期性的變化。過程如下圖所示：

　　圖3：

　　圖一：

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

　　圖二：

　　截面積周期性變化導致上游壓力同步的周期變化。

　　水力振蕩器作用機理

　　動力部分使上游壓力周期性的變化作用在彈簧短節上，就形成彈簧短節不斷的壓內在的彈簧，形成振動。彈簧短 節簡圖如下：

　　通過短節的流體的壓力周期性的變化，作用在短節內在的彈簧， 這樣由于壓力時大時小，所以， 短節的活塞就在壓力和彈簧的雙重作用下，軸向上往復運動，這樣就造成與工具連接的其他鉆井工具在軸向上的往復運動。 由于彈簧的壓縮是消耗能量的，所以，當能量釋放時，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生縱向的往復運動， 這樣鉆具在井底暫時的靜摩擦變成動摩擦，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生的鉆具拖拉現象， 保證有效的WOB。

　　振動的頻率和通過工具的流量是線性關系，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、地面功能測試

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

　　（2）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。

　　（3）振蕩短節直接接在振蕩器之上。

　　（4）在地面進行功能測試，振蕩短節振蕩頻率與流量成正比，在地面測試中，其產生的振動或許會使整個鉆具發生強烈的振動，為安全起見，盡可能使用較低的排量，盡量降低其振蕩頻率。在地面測試中以能觀察到振蕩短節的蠕動即止，蠕動范圍在3-10mm 之間。

　　（5）如果工具之下的鉆具組合相對較輕，必須達到一定的排量才能驅動工具工作。

　　低溫環境中的測試：

　　如果環境溫度低于-10 C，就不能在地面進行功能測試，否則會對定子的橡膠造成永久的損害：

　　超高溫井下工具的測試：

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

　　2、鉆井操作規程

　　鉆壓施加原則：

　　開始鉆進時，不宜過大，應逐漸加壓，找到一個機械鉆速最快的最佳契合點（最優值），然后保存該鉆壓鉆進，切勿期望值過高。在滑動工況，第一次滑動，先將排量提起來，再逐漸加壓; 在復合工況，也要注意鉆壓，不宜過大。

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

　　當工具用于比較彎曲井眼中，或重力集中效應發生在離井底較遠井段時，將工具組合在上部鉆桿中能最大發揮工具功能。對具體安放位置，請咨詢當地的NOV 辦公室。

　　最大限度的發揮工具的功效：

　　水力振蕩器的效果主要是由流經的排量來決定的，但每件工具都是依具體應用條件設定好的，所以施工中，排量盡量與設定工具的排量一致，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，從而帶來更好的工作效果。

　　3、工具使用前后的管理

　　低溫保管準則：

　　動力部分的定子應保存在OC之上，0C以下短暫的運輸或者現場待命對定子不會造成影響，但如果時間長的話，工具應保存在OC以上的環境中，另外組裝的工具在-10C的環境下，保存不能超過7 天。

　　高溫保管準則：

　　高溫環境中，定子不能放在陽光直射到的地方，如果必須在室外存放時，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。水力振蕩器的動力部分禁止用外力轉動工具。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，應考慮如下的因素：

　　（1）鉆井液比重和排量與設定工具是否一致;

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

　　（3）實際的溫度和鉆井液性能：

　　（4）工作時間（推薦工具最大循環時間200h）;

　　（5）是否有堵漏劑：鉆井液中較大的固相顆粒可以堵塞工具。