水力振荡器原理及参数
一、概述
无论是直井、定向井还是水平井，钻进过 程中钻柱与井壁之间的摩阻都是影响机械钻 速的重要因素，由于钻具组合与井壁摩擦所造 成的额外扭矩与摩阻导致机械钻速低、工具面 控制困难、单趟钻进尺很少、异常严重的钻柱 和钻头摩损等，甚至出现脱压现象、钻柱发生 正旋弯曲或螺旋屈曲等。对于定向井和水平 井，高摩阻还会形成弯曲井眼，钻井难度剧增。 水力振荡器通过自身产生的纵向振动来 提高钻进过程中钻压传递的有效性和减少BHA 与井眼之间的摩阻，它可以应用于几乎所有的 钻井设计中，特别是在有动力钻具的定向段改 善钻压的传递，减少扭转振动效果尤为明显。
二、基本结构及工作原理
基本结构如右图：
水力振荡器扣型采用钻 井通用扣型，上部母扣、下部公扣，可直接安 装于钻柱中，工具由振荡短节、动力短节和盘 阀总成组成。振荡短节包括有芯轴、花键筒、 缸套、蝶簧、活塞等；动力短节是一个1：2的 容积式马达；
盘阀总成主要由定盘阀和动盘阀 组成。
动力短节：当钻井液通过动力短节时会驱 动转子转动，同时转子相对于定子发生摆动；盘阀总成：动盘阀安装在转子底部，转子的转动和摆动，带动动盘阀在平面 做来回运动，与定盘阀中心孔时而重合，时而错开，引起过流面积的变化，从而 产生压力脉冲，并沿钻柱上传；
p：随盘阀过流面变化，压降的变化
t：时间 
振荡短节：振荡短节工作时，将水力脉冲转化为机械能，形成轴向上、下振 荡，每次脉冲会产生3-9mm振幅和一定的轴向力，足以将静摩擦转化为动摩擦， 以实现降低摩阻的作用。
三、技术优势
1、改善井下钻压传递效果 依靠振动来改善钻压传递效果，定向滑动钻进时效果明显，降低粘卡趋势， 降低了憋停马达等情况，减少了由于反扭矩而发生工具面失控的情况。
2、明显降低摩阻 轻微振动BHA，将静摩擦转变为动摩擦，明显降低摩阻，减善钻压传递，避 免出现脱压现象。 3、有效提高机械钻速 通过改善钻压传递效率，避免粘卡、脱压，从而显著提高机械钻速，增加日 进尺量。
4、与MWD/LWD 兼容 水力振荡器产生的轴向振动是温和的，不会损坏MWD/LWD工具或干扰信号传 递，安装于MWD/LWD上部或下部皆可。
5、与各种钻头均配合良好 可同牙轮钻头和PDC钻头配合使用，对钻头牙齿或轴承无冲击损坏，同时， 良好的钻压传递效果，更杜绝了顿钻冲击，使钻头受力均匀，能一定程度地保护 钻头，延长钻头的使用寿命。
四、使用与操作
4.1 工具准备
1、单独测试（出厂已测试，可不做） 井口连接水力振荡器，测试时将工具本体放置在钻台面下，仅心轴部位露出 钻台面以便观察振动效果。排量提升至钻进需要排量，记录工具压耗。 连接工具时，大钳不要在核心部件区域夹持，通常情况下仅允许在坐卡短节 位置坐卡瓦。
2、连接MWD系统测试 振荡器有自己的工作频率及振动，需同定向工程师结合，测试振荡器对定向 仪器信号的影响，包括信号干扰及信号强度衰减。测试按照定向工程师要求的下 入深度及排量进行。
3、工具摆放位置 为确保仪器信号解码正常及保证工具效果最佳，推荐工具离 MWD 仪器 80 300m。 常用钻具组合：PDC钻头+定向系统+钻铤+加重钻杆+水力振荡器（距离钻头 约150m）+加重钻杆+上部钻具(工具未配置旁通阀，可按照钻井要求安放内防喷 工具) 现场可根据实际情况调整摆放位置，参考做法如下4.2。
4.2 推荐钻井参数
1、钻压3-10t 开始钻进时，钻压不宜过大，应逐渐加大钻压，找到一个机械钻速最快的最 佳契合点（最优钻压值），然后保持该钻压钻进。在滑动工况下，第一次滑动， 先增加排量，再逐渐加大钻压至正常值钻进；在复合工况下，钻压也不宜过大。 低钻压钻进时，工具能更有效的解决钻压堆栈问题；高钻压钻进时振荡短节 弹簧被压缩，工具振荡效率降低；在小井斜的井眼内应确保振荡短节处于压缩状态来避免钻头跳动。
2、推荐排量（见表1） 水力振荡器的效果主要由排量决定，工具性能已根据井况预设好。使用过程 中，排量尽量与工具推荐工作排量一致，这样工具的使用效果才能最大化。 当排量达到推荐值时，工具振荡频率以及冲击力达到最佳效能，即频率15Hz， 冲击力50kN，心轴伸缩量9mm；当达不到推荐排量时，使用钻井设备允许的最大 排量，较大的排量使工具获得较大的压降、更高频率，从而带来更好的工作效果。
3、转盘转速 无特殊要求
4、其他措施 为防止动力短节堵塞，使用过程中要求加入钻杆滤清器。
5、摆放参考 在钻杆钻具组合中，水力振荡器位置的摆放应能尽可能的克服最大磨阻。地 层、井身结构和钻具组合不同，水力振荡器最优摆放位置也不同。建议调整水力 振荡器的位置能使其发挥最佳效果。 水力振荡器摆放位置取决于各种因素，包括： --井身结构 --井弯曲度 --狗腿度（°/100ft） --井眼尺寸 --钻机承压能力 --水力振荡器功率（压降） --泥浆类型 --MWD 工具类型 --井下情况（高扭矩、粘滑、传压等） 基于以上信息和正确的钻井操作，推荐以下摆放作法：
A．直井段： 水力振荡器应摆放在钻具组合内，在扶正器之间。
B．造斜段：水力振荡器应摆放在造斜段开始的直井部分，这样到达目的井深时使其能处 于斜井段中。
C．S-型井段： 水力振荡器应摆放在一定距离之内，在到达目的井深时能确保其处在 S-型 井身的降斜位置上。
D．水平段： 水力振荡器应摆放在距离钻头有1/3 到1/2 水平段长度处，在长距离延伸 水平井中，推荐摆放在距钻头有1/2 水平段长度处。
F．高扭矩问题： 高扭矩通常与狗腿严重度有关，根据经验水力振荡器应摆放在裸眼中离钻头 越远越好。
E．粘滑现象： 首先应判断粘滑源的位置，如果在钻头或钻具组合处，水力振荡器最好摆放 在靠近钻具组合或螺杆之上；如果钻柱是粘滑源，水力振荡器应摆放在可能发生 粘滑的地方。
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