目前,随着小井眼钻井技术的发展,特别在连续油管钻修水平井和大位移井中,随着入井深度增加,钻柱与井壁之间的摩擦力逐渐增大导致钻压损失,不利于机械钻速提高,制约了水平井技术的发展。为解决上述水平井钻进摩阻大的问题,本文针对小井眼钻井用水力振荡器振荡短节的设计和应用方面的问题,设计了针对小井眼钻井用水力振荡器,并进行了相关的研究和分析工作。对振荡短节马达部位的基本结构、工作机理及其在使用过程中可能存在的问题进行分析;建立了振荡短节马达用常规定子衬套和等壁厚衬套的有限元分析模型,模拟了振荡短节两种衬套在不同内压、温度和硬度条件下的工作力学行为,为定子衬套的选型提供理论指导;结合振荡短节动力端部位的整体内流场结构,根据考虑偏心距和流量影响的流场模型,研究了短节内部流场;对比了 2种不同螺距的水力振荡器整体的模态变化,及马达转子2种不同导程的模态变化。研究了小尺寸水力振荡器在现场使用的情况,并分别对不同区块水力振荡器使用的效果进行了评价。计算结果表明在相同压力和温度条件下,相同硬度的等壁厚衬套和常规衬套的应力及位移的变化规律基本相似,通过对增幅的比较,等壁厚衬套较常规衬套有更好的抗压能力;经过振荡短节部位的流场模拟发现:在相同流量下,短节部位整体流场速度由小变大,再变小,最后在出口阶段趋于稳定,速度最大峰值在偏心圆位置附近;随着偏心距增大,流过动力短节内部的速度逐渐变大,随着流量增大,最大速度逐渐增加;转子的螺距越小,振动的频率和幅度越大,螺距变大后,振动模态和变形逐渐减弱,转子加长后可以大幅度减缓振荡器的振动。根据理论计算结果优化出最优钻压及排量,小尺寸水力振荡器在3个区块4口井成功应用。在滑动钻进过程中钻速较快,滑动效果明显,并且水力振荡器的应用可显著提高水平井的全井机械钻速,缩短钻井周期。这些研究成果可以指导对小井眼钻井用水力振荡器水力参数的优化,最大限度发挥水力振荡器的工作性能,为设计新型的水力振荡器提供理论指导。