一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具的制作方法

1.本发明涉及钻井技术领域，具体为一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具。


背景技术：

2.我国西南地区深层页岩气资源量巨大，通过提高深层页岩气井水平段延伸长度的钻井方式，既能提高单井调控储量和产能，又能减少平台部署，节约投资成本。为了有效解决页岩气井长水平段钻井过程中摩阻扭矩大、托压严重、工具面不稳定的技术难题，科研人员一直在致力于以水力振荡器为代表的振荡减阻工具研发，并且在长度3000m以内、井底温度120℃环境下取得良好的应用效果。
3.但是，现有振荡减阻工具主要是基于螺杆马达作为动力源进行驱动，而螺杆马达内部的定子橡胶耐温性能普遍只能达到120℃，超过120℃之后橡胶会加速老化，从而出现脱胶事故，无法适用于川南工区深层页岩气140℃以上的井底温度钻井工况需要。且现有振荡减阻工具普遍实现的是轴向振荡作用，在2000m以上长水平段钻进过程中减阻减托压效果明显减弱。
4.因此，急需研发一种耐高温的、可实现多种振荡功能的振荡摩阻工具来解决现有振荡减阻工具的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具，以解决现有的振荡减阻工具振动功能单一问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具，包括：轴向振荡总成、柔性短节、分流罩、射流元件、下壳体、摆球、缸体、节流杆、缸盖和下接头；
8.所述轴向振荡总成的下端与所述柔性短节相连；
9.所述柔性短节下端外壁与所述下壳体相连，下端内壁与所述分流罩相连；
10.所述分流罩与所述柔性短节之间开设有环形过流腔，沿所述分流罩径向开设有第一分流孔和第二分流孔，沿所述分流罩轴向开设有第一过流孔和第二过流孔，沿所述分流罩轴心开设有进液腔，所述进液腔通过所述第一分流孔和所述第二分流孔与所述环形过流腔连通，所述环形过流腔均与所述第一过流孔和所述第二过流孔连通；
11.所述射流元件的上端与所述分流罩相连，下端与所述缸体的上端相连；所述射流元件与所述上壳体之间设有第一排液槽和第二排液槽；沿所述射流元件轴向开设有射流腔、左排液道、右排液道、左信号孔和右信号孔；
12.沿所述缸体轴向开设有左导流道、右导流道和导流槽，沿所述缸体径向开设有用于摆球径向摆动的摆球槽；
13.所述节流杆上端与所述缸体所围成的腔体为缸体上腔，所述缸盖与所述节流杆上
端所围成的腔体为缸体下腔；
14.所述左导流道上端与所述射流腔连通，下端与所述缸体上腔连通；
15.所述右导流道上端与所述射流腔连通，所述右导流道通过所述导流槽与所述缸体下腔连通；
16.所述缸盖设置于所述缸体底部，所述节流杆上部穿过所述缸盖可活动设置于所述缸体内；
17.所述下接头内部开设有脉冲发生腔和节流孔，所述脉冲发生腔底部与所述节流孔的上部相连；
18.所述第一排液槽的上端与所述第一过流孔连通，中部与所述右排液道连通，底部通过所述缸体和所述缸盖与所述脉冲发生腔连通；所述第二排液槽的上端与所述第二过流孔连通，中部与所述左排液道连通，底部通过所述缸体和所述缸盖与所述脉冲发生腔连通；
19.所述节流杆可与所述节流孔配合减少流体从所述节流孔流出；
20.流体可在所述射流元件内可形成射流束和附壁效应，所述摆球在所述射流束和所述附壁效应下，在所述摆球槽中往复运动，并撞击所述缸体产生径向脉冲波。
21.优选的，所述轴向振荡总成，包括：上接头、传动芯轴、花键套、弹性机构、上壳体、冲管和活塞；
22.所述上接头、所述花键套和所述碟簧组套设于所述传动芯轴，所述传动芯轴与所述花键套传动配合，所述传动芯轴可沿所述花键套轴向运动，所述传动芯轴的下端与所述冲管相连；
23.所述冲管的上端与所述弹性机构的下端接触，下端与所述活塞固定，所述冲管的下端与所述上壳体之间设有用于所述活塞上下运动的活塞腔；所述活塞将所述活塞腔分为活塞上腔和活塞下腔。
24.优选的，所述节流杆为圆柱形，所述节流杆的中部设有台阶面，所述节流杆的上部直径大于所述节流杆的中部直径。
25.优选的，所述节流孔上端孔径大于下端孔径，所述节流孔的下端孔径小于所述节流杆的下端外径。
26.优选的，所述柔性短节两端部外径大于中间外径。
27.优选的，所述导流槽为扇形导流槽。
28.优选的，所述弹性机构为蝶形弹簧组。
29.优选的，还包括设置于所述上壳体中部的呼吸孔；
30.所述呼吸孔与所述活塞上腔连通。
31.优选的，所述节流杆下端直径逐渐变小，所述节流杆下端分为大直径端和小直径端；
32.所述节流孔为圆柱形结构，所述节流孔的内径小于所述大直径端的外径。
33.优选的，所述节流孔为圆柱形结构，所述节流杆下端探出所述节流孔，所述节流杆下端部直径大于所述节流孔直径。
34.本发明公开了一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具。包括上接头、传动芯轴、花键套、碟形弹簧组、上壳体、冲管、活塞、柔性短节、分流罩、射流元件、下壳体、摆球、缸体、节流杆、缸盖、下接头；射流元件在调控摆球沿摆球槽运动进而与下壳体和缸体
发生接触碰撞产生径向冲击力的同时，也调控节流杆下端在节流孔内上下运动产生过流面积变化，促使脉冲发生腔内形成周期性压力脉冲波，从而推动活塞、冲管及传动芯轴上下运动产生轴向振荡力。本发明提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具所有零部件均采用金属材质，并且同时具有轴向往复振荡以及径向摆动冲击功能，有利于提高深层高温页岩气长水平段钻进过程的减阻功能。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
36.图1为本发明实施例提供的一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具结构示意图；
37.图2为本发明实施例提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具a-a方向剖面图；
38.图3为本发明实施例提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具b-b方向剖面图；
39.图4为本发明实施例提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具c-c方向剖面图；
40.图5为本发明实施例提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具d-d方向剖面图；
41.图6为本发明实施例提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具e-e方向剖面图；
42.图7为本发明实施例提供的缸体、摆球、节流杆和缸盖的剖面图；
43.图8为本发明实施例提供的另一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具结构示意图；
44.图9为本发明实施例提供的另一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具结构示意图。
45.其中，1为上接头、2为传动芯轴，3为花键套，4为碟形弹簧组，5为上壳体，6为冲管，7为活塞，8为柔性短节，9为分流罩，10为射流元件，11为下壳体，12为摆球，13为缸体，14为节流杆，15为缸盖，16为下接头，17为呼吸孔，18为活塞上腔，19为活塞下腔，20为脉冲发生腔，21为节流孔，22为花键，23为进液腔，24为第一分流孔，25为第二分流孔，26为环形过流腔，27为第一过流孔，28为第二过流孔，29为射流腔，30为左排液道，31为右排液道，32为左信号孔，33为右信号孔，34为第一排液槽，35为第二排液槽，36为左导流道，37为右导流道，38为导流槽，39为摆球槽，40为缸体上腔，41为缸体下腔，42为台阶面。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.本发明实施例提供一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具，参见图1至图7，图1为基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具的结构示意图，所述基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具，包括：轴向振荡总成、柔性短节8、分流罩9、射流元件10、下壳体11、摆球12、缸体13、节流杆14、缸盖15和下接头16；
49.所述轴向振荡总成的下端与所述柔性短节8相连；
50.所述柔性短节8下端外壁与所述下壳体11相连，下端内壁与所述分流罩9相连；
51.所述分流罩9与所述柔性短节8之间开设有环形过流腔26，沿所述分流罩9径向开设有第一分流孔24和第二分流孔25，沿所述分流罩9轴向开设有第一过流孔27和第二过流孔28，沿所述分流罩9轴心开设有进液腔23，所述进液腔23通过所述第一分流孔24和所述第二分流孔25与所述环形过流腔26连通，所述环形过流腔26均与所述第一过流孔27和所述第二过流孔28连通；
52.所述射流元件10的上端与所述分流罩9相连，下端与所述缸体13的上端相连；所述射流元件10与所述上壳体11之间设有第一排液槽34和第二排液槽35；沿所述射流元件10轴向开设有射流腔29、左排液道30、右排液道31、左信号孔32和右信号孔33；
53.沿所述缸体13轴向开设有左导流道36、右导流道37和导流槽38，沿所述缸体13径向开设有用于摆球12径向摆动的摆球槽39；
54.所述节流杆14上端与所述缸体13所围成的腔体为缸体上腔40，所述缸盖15与所述节流杆14上端所围成的腔体为缸体下腔41；
55.所述左导流道36上端与所述射流腔29连通，下端与所述缸体上腔40连通；
56.所述右导流道37上端与所述射流腔29连通，所述右导流道37通过所述导流槽38与所述缸体下腔41连通；
57.所述缸盖15设置于所述缸体13底部，所述节流杆14上部穿过所述缸盖15可活动设置于所述缸体13内；
58.所述下接头16内部开设有脉冲发生腔20和节流孔21，所述脉冲发生腔20底部与所述节流孔21的上部相连；
59.所述第一排液槽34的上端与所述第一过流孔27连通，中部与所述右排液道31连通，底部通过所述缸体13和所述缸盖15与所述脉冲发生腔20连通；所述第二排液槽35的上端与所述第二过流孔28连通，中部与所述左排液道30连通，底部通过所述缸体13和所述缸盖15与所述脉冲发生腔20连通；
60.所述节流杆14可与所述节流孔21配合减少流体从所述节流孔21流出；
61.流体可在所述射流元件10内可形成射流束和附壁效应，所述摆球12在所述射流束和所述附壁效应下，在所述摆球槽39中往复运动，并撞击所述缸体13产生径向脉冲波。
62.需要说明的是，流体经过轴向振荡总成向下依次流入活塞下腔19和分流罩9内的进液腔23并开始进行分流，分流后的一部分流体经由第一分流孔24和第二分流孔25进入环形过流腔26，再分别经由第一过流孔27和第二过流孔28进入第一排液槽34和第二排液槽35，并继续向下流入脉冲发生腔20和节流孔21；另一部分流体流入射流元件10内，在射流腔29中形成射流束和附壁效应，射流束向左侧壁面附壁并流入左导流道36，先推动摆球12沿着摆球槽39向右运动并敲击下壳体11产生右侧径向冲击力，然后再流入缸体上腔40推动节流杆14向下运动，而缸体下腔41和导流槽38内的流体依次经由右导流道37和右排液道31流入第一排液槽34，并向下流至脉冲发生腔20和节流孔21。当节流杆14向下运动至接触缸盖15后停止，缸体内的流体流动受阻、压力激增，进而由左信号孔32对射流元件10内的射流束产生干涉，使得射流束向右侧壁面附壁并依次流入右导流道37和导流槽38，先推动摆球12沿着摆球槽39向左运动并敲击缸体13产生左侧径向冲击力。
63.本技术实施例所提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具，能够产生径向冲击力，并通过产生径向冲击力，能够提高深层高温长水平段钻进过程中减阻效果，并有效提高径向冲击力的能量传递效率，保证长水平段钻进过程中减摩阻效果的稳定性。
64.具体的，所述轴向振荡总成，包括：上接头1、传动芯轴2、花键套3、弹性机构4、上壳体5、冲管6和活塞7；
65.所述上接头1、所述花键套3和所述弹性机构4套设于所述传动芯轴2，所述传动芯轴2与所述花键套3传动配合，所述传动芯轴2可沿所述花键套3轴向运动，所述传动芯轴2的下端与所述冲管6相连；
66.所述冲管6的上端与所述弹性机构4的下端接触，下端与所述活塞7固定，所述冲管6的下端与所述上壳体5之间设有用于所述活塞7上下运动的活塞腔；所述活塞7将所述活塞腔分为活塞上腔18和活塞下腔19。
67.需要说明的是，流体经过传动芯轴2通孔向下依次流入活塞下腔19和分流罩9内的进液腔23并开始进行分流。分流后的一部分流体经由第一分流孔24和第二分流孔25进入环形过流腔26，再分别经由第一过流孔27和第二过流孔28进入第一排液槽34和第二排液槽35，并继续向下流入脉冲发生腔20和节流孔21；另一部分流体流入射流元件10内，在射流腔29中形成射流束和附壁效应，射流束向左侧壁面附壁并流入左导流道36，先推动摆球12沿着摆球槽39向右运动并敲击下壳体11产生右侧径向冲击力，然后再流入缸体上腔40推动节流杆14向下运动，而缸体下腔41和导流槽38内的流体依次经由右导流道37和右排液道31流入第一排液槽34，并向下流至脉冲发生腔20和节流孔21。节流杆14向下运动的同时，节流孔21的过流面积减小，使得脉冲发生腔20的流体压力增大并产生轴向高压脉冲波，高压脉冲波向上回传至活塞下腔19，推动活塞7带动冲管6和传动芯轴2一起克服弹性机构4的预紧力向上运动并产生向上振荡力，而活塞上腔18内的流体通过呼吸孔17排出工具外。当节流杆14向下运动至台阶面42接触缸盖15后停止，缸体上腔40内的流体流动受阻、压力激增，进而由左信号孔32对射流元件10内的射流束产生干涉，使得射流束向右侧壁面附壁并依次流入右导流道37和导流槽38，先推动摆球12沿着摆球槽39向左运动并敲击缸体13产生左侧径向冲击力，然后再流入缸体下腔41推动节流杆14向上运动，而缸体上腔40内的流体依次经由左导流道36和左排液道30流入第二排液槽35，并向下流至脉冲发生腔20和节流孔21。节流杆14向上运动的同时，节流孔21的过流面积增大，使得脉冲发生腔20的流体压力减小并产
生低压脉冲波，低压脉冲波向上回传至活塞下腔19，使得活塞7带动冲管6和传动芯轴2一起在弹性机构4的预紧力作用下向下运动并产生向下振荡力。当节流杆14向上运动至上端面接触缸体13后停止，缸体下腔41内的流体流动受阻、压力激增，进而由右信号孔33对射流元件10内的射流束产生干涉，使得射流束再次向左侧壁面附壁并开始下一周期运动。
68.本技术实施例所提供的轴向振荡总成，主要是通过传动芯轴2进行传动，并在弹性机构4的预紧力作用下，冲管6和活塞7上下运动产生轴向振荡力，使得本技术能够在流体流入情况下，能够持续的产生轴向振荡力，进而实现高温长水平段钻进过程中减摩阻和缓解托压效果。进一步，所述节流杆14为圆柱形，所述节流杆14的中部设有台阶面42，所述节流杆14的上部直径大于所述节流杆14的中部直径。
69.需要说明的是，将所述节流杆14为圆柱形，并在所述节流杆14的中部设置台阶面42，且所述节流杆14的上部直径大于所述节流杆14的中部直径，通过设置台阶面42，可以在节流杆14向下运动过程中，起到限位作用，避免节流杆14上部与所述缸盖15发生碰撞。
70.具体的，所述节流孔21上端孔径大于下端孔径，所述节流孔21的下端孔径小于所述节流杆14的下端外径。
71.需要说明的是，将所述节流孔21上端孔径设置于为大于下端孔径，且所述节流孔21的下端孔径小于所述节流杆14的下端外径。可以在节流杆14往下运动过程中，节流杆14的底部能够与所述节流孔21的下端配合，减少流体从节流孔21流出，进而使脉冲发生腔20内的流体压力增大产生轴向高压脉冲波，在节流杆14向上运动时，节流孔21的过流面积增大，脉冲发生腔20的流体压力减小并产生低压脉冲波。
72.通过上述公开的技术方案，节流杆14能够在与所述节流孔21的下端配合下，在使脉冲发生腔20内产生轴向高压脉冲波或低压脉冲波，进而实现轴向脉冲能力，并提高了深层高温长水平段钻进过程中减阻效果，且还能在流体持续流入情况下能持续的产生轴向脉冲。
73.进一步，所述柔性短节8两端部外径大于中间外径。
74.需要说明的是，将所述柔性短节8两端部外径设置为大于中间外径的这种结构，可以起到减小全金属三维振荡减阻工具的连接强度、提升弹性变形空间的作用，还能有效提高轴向振荡力和径向冲击力的能量传递效率，确保长水平段钻进过程中保持减摩阻效果的稳定性。
75.进一步，所述导流槽38为扇形导流槽。
76.需要说明的是，将所述导流槽38设置为扇形导流槽，可以使流入摆球槽39内的流体更加快速的进入缸体下腔41，进而带动节流杆14向上运动。
77.还需要说明的是，由于缸体13体积限制，将导流槽38巧妙的设置为扇形导流槽，是在不需要额外的增加缸体13的体积同时，还能保证流体流入的速度，使得轴向振荡力和径向冲击力的能量传递效率得到提高，且有利于保持长水平段钻进过程中减摩阻效果的稳定性。
78.值得注意的是，所述导流槽38并不仅限于扇形导流槽，本领域技术人员可根据使用需求设置其余形状槽型。
79.具体的，所述弹性机构4为蝶形弹簧组。
80.需要说明的是，将所述弹性机构4设置为蝶形弹簧组，蝶形弹簧组的上内缘和下外
缘处承受沿轴向作用的静态或动态载荷，被压缩后产生变形，直至被压平，以储存能量形式作为活载荷。在必要时自动转化为密封所需要的附加压缩载荷，来降低垫片、填料使用中对上紧的持续要求，进而保证了冲管6和活塞7能够在活塞腔能持续工作。
81.进一步，所述全金属三维振荡减阻工具，还包括设置于所述上壳体5中部的呼吸孔17；
82.所述呼吸孔17与所述活塞上腔18连通。
83.需要说明的是，通过在所述上壳体5中部开设呼吸孔17，所述呼吸孔17与所述活塞上腔18连通，当流体进入活塞上腔18后，部分流体可以从呼吸孔17流出，避免活塞上腔18内压力过大导致活塞7无法带动冲管6和传动芯轴2克服弹性机构4的预紧力向上产生向上振荡力。
84.进一步，所述节流杆14下端直径逐渐变小，所述节流杆14下端分为大直径端和小直径端；
85.所述节流孔21为圆柱形结构，所述节流孔21的内径小于所述大直径端的外径。
86.需要说明的是，将所述节流孔21的内径设置为小于所述节流杆14的下端的大直径端的外径。可以在节流杆14往下运动过程中，节流杆14的底部能够与所述节流孔21相互配合，减少流体从节流孔21流出，进而使脉冲发生腔20内的流体压力增大产生轴向高压脉冲波，在节流杆14向上运动时，节流孔21的过流面积增大，脉冲发生腔20的流体压力减小并产生低压脉冲波。
87.进一步，所述节流孔21为圆柱形结构，所述节流杆14下端探出所述节流孔21，所述节流杆14下端部直径大于所述节流孔21直径。
88.需要说明的是，将节流孔21设置为圆柱形结构，并将所述节流杆14下端探出所述节流孔21，所述节流杆14下端部直径大于所述节流孔21直径。可以在节流杆14往上运动过程中，节流杆14的底部能够与所述节流孔21相互配合，减少流体从节流孔21流出，进而使脉冲发生腔20内的流体压力增大产生轴向高压脉冲波，在节流杆14向下运动时，节流孔21的过流面积增大，脉冲发生腔20的流体压力减小并产生低压脉冲波。
89.为了便于理解上述方案，结合图1至图9，下面对本方案作进一步介绍。
90.实施例一：
91.请参见图1所示，本发明提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具，包括：上接头1、传动芯轴2、花键套3、碟形弹簧组4、上壳体5、冲管6、活塞7、柔性短节8、分流罩9、射流元件10、下壳体11、摆球12、缸体13、节流杆14、缸盖15、下接头16。
92.如图1～图7所示，传动芯轴2依次穿过上接头1、花键套3和碟形弹簧组4，传动芯轴2中部外侧通过花键22与花键套3配合传动，且传动芯轴2可以沿着花键22在花键套3内上下运动，传动芯轴2下端与冲管6连接。
93.上壳体5上下两端分别与花键套3和柔性短节8连接，上壳体5中部壁面上设有呼吸孔17，上壳体5内部装有碟形弹簧组4、冲管6、活塞7。
94.冲管6上端与碟形弹簧组4接触，冲管6下端与活塞7连接，活塞7能够沿上壳体5内壁上下运动，活塞7上端面与上壳体5内壁之间设有活塞上腔18，活塞7下端面与上壳体5内壁之间设有活塞下腔19，活塞上腔18与呼吸孔17连通，确保活塞上腔18内压力稳定。
95.柔性短节8两端外径大、中间外径小，柔性短节8下端外侧与下壳体11连接，柔性短
节8下端内侧与分流罩9连接。
96.下壳体11内依次装有分流罩9、射流元件10、缸体13和缸盖15，下壳体11下端与下接头16连接。
97.分流罩9下端面与射流元件10上端面配合，分流罩9与柔性短节8之间设有环形过流腔26，分流罩9中心设有进液腔23，分流罩9通过径向设置的第一分流孔24和第二分流孔25将进液腔23与环形过流腔26连通，分流罩9外侧设有第一过流孔27和第二过流孔28。
98.下接头16内部设有脉冲发生腔20和上宽下窄的锥形节流孔21。
99.射流元件10设有射流腔29、左排液道30、右排液道31、左信号孔32、右信号孔33，射流元件10下端面与缸体13配合，射流元件10和上壳体11之间设有第一排液槽34和第二排液槽35；左信号孔32和右信号孔33下端均与射流腔29连通。
100.第一排液槽34上端与第一过流孔27连通，第一排液槽34中部与右排液道31连通，第一排液槽34下端依次穿过缸体13和缸盖15并与脉冲发生腔20连通。
101.第二排液槽35上端与第二过流孔28连通，第二排液槽35中部与左排液道30连通，第二排液槽35下端依次穿过缸体13和缸盖15并与脉冲发生腔20连通。
102.缸体13设有左导流道36、右导流道37、扇形导流槽38、摆球槽39，缸体13内部插入节流杆14，缸体13下端与缸盖15连接，缸体13与节流杆14上端面之间设有缸体上腔40，缸体13与节流杆14中部以及缸盖15上端面之间设有缸体下腔41。
103.左导流道36上端与射流腔29连通，左导流道36下端与缸体上腔40连通。
104.右导流道37上端与射流腔29连通，右导流道37通过扇形导流槽38与缸体下腔41连通。
105.摆球槽39内放置有摆球12，且摆球12可以沿摆球槽39径向运动。
106.节流杆14中部设有台阶面42，节流杆14上部可以沿缸体13内部上下运动，节流杆14下端为圆柱形，且位于节流孔21内。
107.本发明提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具工作时，流体经过传动芯轴2通孔向下依次流入活塞下腔19和分流罩9内的进液腔23并开始进行分流。分流后的一部分流体经由第一分流孔24和第二分流孔25进入环形过流腔26，再分别经由第一过流孔27和第二过流孔28进入第一排液槽34和第二排液槽35，并继续向下流入脉冲发生腔20和节流孔21；另一部分流体流入射流元件10内，在射流腔29中形成射流束和附壁效应，假设射流束向左侧壁面附壁并流入左导流道36，先推动摆球12沿着摆球槽39向右运动并敲击下壳体11产生右侧径向冲击力，然后再流入缸体上腔40推动节流杆14向下运动，而缸体下腔41和扇形导流槽38内的流体依次经由右导流道37和右排液道31流入第一排液槽34，并向下流至脉冲发生腔20和节流孔21。节流杆14向下运动的同时，节流孔21的过流面积减小，使得脉冲发生腔20的流体压力增大并产生轴向高压脉冲波，高压脉冲波向上回传至活塞下腔19，推动活塞7带动冲管6和传动芯轴2一起克服碟形弹簧组4的预紧力向上运动并产生向上振荡力，而活塞上腔18内的流体通过呼吸孔17排出工具外。当节流杆14向下运动至台阶面42接触缸盖15后停止，缸体上腔40内的流体流动受阻、压力激增，进而由左信号孔32对射流元件10内的射流束产生干涉，使得射流束向右侧壁面附壁并依次流入右导流道37和扇形导流槽38，先推动摆球12沿着摆球槽39向左运动并敲击缸体13产生左侧径向冲击力，然后再流入缸体下腔41推动节流杆14向上运动，而缸体上腔40内的流体依次经由左导流道36和左排液
道30流入第二排液槽35，并向下流至脉冲发生腔20和节流孔21。节流杆14向上运动的同时，节流孔21的过流面积增大，使得脉冲发生腔20的流体压力减小并产生低压脉冲波，低压脉冲波向上回传至活塞下腔19，使得活塞7带动冲管6和传动芯轴2一起在碟形弹簧组4的预紧力作用下向下运动并产生向下振荡力。当节流杆14向上运动至上端面接触缸体13后停止，缸体下腔41内的流体流动受阻、压力激增，进而由右信号孔33对射流元件10内的射流束产生干涉，使得射流束再次向左侧壁面附壁并开始下一周期运动。与此同时，柔性短节接在上壳体和下壳体之间，并且采用两端外径大、中间外径小的结构形式，起到减小工具刚性连接强度、提升弹性变形空间的作用。
108.可见，本发明提供的基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具同时具有轴向往复振荡功能，以及径向摆动冲击功能，从而将井下钻柱与井壁间的静摩擦状态转换为动摩擦状态，达到减小摩擦阻力的效果。与此同时，柔性短节8接在上壳体5和下壳体11之间，并且采用两端外径大、中间外径小的结构形式，适当减小工具刚性连接强度，提升弹性变形空间，有效提高轴向振荡力和径向冲击力的能量传递效率，确保长水平段钻进过程中保持减摩阻效果的稳定性。
109.实施例二：
110.请参见图1和图8所示，实施例一中，下接头16内部的节流孔21为上宽下窄的锥形，节流杆14下端为圆柱形。实施例二与实施例一的区别在于，节流孔16和节流杆14下端的形状不同，在实施例二中，节流孔21为圆柱形，节流杆14下端为上宽下窄的锥形。
111.实施例二与实施例一的工具在工作时，都是节流杆14向下运动，节流孔21的过流面积减小，脉冲发生腔20的流体压力增大并产生高压脉冲波，而节流杆14向上运动时，节流孔21的过流面积增大，脉冲发生腔20的流体压力减小并产生低压脉冲波。
112.实施例三：
113.请参见图1和图9所示，实施例一中，下接头16内部的节流孔21为上宽下窄的锥形，节流杆14下端为圆柱形。实施例二与实施例一的区别在于，节流孔16和节流杆14下端的形状不同，在实施例二中，节流孔21为圆柱形，节流杆14下端为上窄下宽的倒锥形。
114.实施例三与实施例一的工具在工作时的区别在于，节流杆14向上运动时，节流孔21的过流面积减小，脉冲发生腔20的流体压力增大并产生高压脉冲波，而节流杆14向下运动时，节流孔21的过流面积增大，脉冲发生腔20的流体压力减小并产生低压脉冲波。
115.综上所述，本发明提供了一种基于射流元件调控的全金属三维振荡减阻工具，内部各零部件全部采用金属材料，耐高温，并且工具在实现轴向振荡功能的同时，还具备径向冲击功能，从而实现三维复合振荡减阻功能，有利于提高深层高温长水平段钻进过程中减阻效果。
116.本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
117.1、本发明同时具有轴向往复振荡功能，以及径向摆动冲击功能，从而将井下钻柱与井壁间的静摩擦状态转换为动摩擦状态，达到减小摩擦阻力的效果。
118.2、本发明内部所有零部件均采用金属材料，无橡胶材质，具有良好的耐高温耐油基泥浆腐蚀能力。
119.3、本发明可以有效提高轴向振荡力和径向冲击力的能量传递效率，有利于保持长水平段钻进过程中减摩阻效果的稳定性。
120.4、本发明内部钻井液流道任何时候均处于开路状态，最大限度地保证钻井液循环流道畅通，满足井下正常钻进需要。
121.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
122.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
123.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。