專利名稱：一種用于鉆探鉆頭的加長噴管射流裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于鉆探鉆頭的加長噴管射流裝置。它屬于帶加長噴管鉆頭的射流元件的改進，使其在鉆頭體上裝設加長噴管和中心噴嘴，這種加長噴管主要由噴管管體(1)、襯套(2)、可換卸的噴嘴(3)及底蓋(4)等部份組成；中心噴嘴由噴嘴套體(7)和噴嘴(6)等部分組成。
在現(xiàn)有的鉆頭(多為牙輪鉆頭)體上加設加長噴管可使噴距縮短，則可較大幅度地提高射流到達井底的水力能量。但是由于目前所采用的帶加長噴管鉆頭的射流方向一般多為垂直向下或具有較小角度的變化，使得巖屑受泥漿壓力影響而滯留在原處，要使流體保持較高的流速，則必須施加額外的能量來清除這些巖屑才能使其牙輪的牙齒與巖石接觸。同時，在常規(guī)的噴嘴鉆頭中，兩個噴嘴之間存在一個滯點，它與牙齒和巖石的接觸線疊合，其動能為零，這種滯點降低了井底的清除效率。因此，射流在這種滯點的速度必須足夠大，才能很好地清除巖屑。根據(jù)現(xiàn)有的資料來看，美國休斯工具公司及史密斯工具公司在牙輪鉆頭上都曾使用過加長噴管，并使鉆井速度得到較大的提高。但其噴管的壽命都太短，并且不能應用于較小直徑的鉆頭(如φ216mm牙輪鉆頭)。國內(nèi)目前使用的新型加長噴管鉆頭，雖然其噴管內(nèi)流道耐沖蝕壽命已突破71小時，但其在井底的機械破損和巖屑對噴管外表面的磨損以及由此造成的鉆頭使用壽命短等問題還沒有很好得以解決。同時，國內(nèi)外的加長噴管鉆頭都沒有很好解決加長噴管的噴嘴角度和沖擊位置以形成良好的井底漫流等問題。
本實用新型的目的就是針對上述現(xiàn)有技術的明顯不足之處，從清洗井底巖屑和形成良好的井底漫流以及保護噴管體和延長噴管壽命的目的出發(fā)，在現(xiàn)有的加長噴管鉆頭體的中心處加設中心噴嘴，并在加長噴管的內(nèi)孔襯以耐沖蝕材料的襯套，同時對其噴嘴與其中心線的夾角做適當?shù)恼{(diào)整。這樣，通過調(diào)節(jié)加長噴管噴嘴的沖蝕角度，可大大增加井底漫流速度和主漫流厚度。通過裝設中心噴嘴，可使牙輪鉆頭的園頂?shù)靡猿浞值那逑?，從而提高井底的清洗效果。由于增設了中心噴嘴和調(diào)節(jié)加長噴管的噴嘴角度，則在相同的泵壓下，井底謾流速度可提高40％左右，使得鉆井速度大大提高。
為了實現(xiàn)加長噴管射流裝置的上述目的，本實用新型在普通的牙輪鉆頭上裝設了加長噴管和中心噴嘴。其加長噴管是由噴管體(1)、襯套(2)、可換卸的噴嘴(3)及底蓋(4)組成；中心噴嘴則裝設在鉆頭體(5)的幾何中心線上，它是由噴嘴套體(7)和中心噴嘴(6)組成。
為了進一步優(yōu)化該裝置的結構，本實用新型還將加長噴管的噴嘴與其噴管內(nèi)孔中心線的夾角設計成具有一定的角度，而且噴嘴還可沿中心線在360°的范圍內(nèi)做調(diào)整。同時，噴管的噴嘴設計成更換或可裝卸的。根據(jù)現(xiàn)場情況的實際需要，還可在噴管內(nèi)將噴嘴設計成單級或多級復合的；中心噴嘴的出口形狀也可設計成擴散形或其它的幾何曲面，其出口通道可以是單通道，也可以是分叉多通道。
為了加強加長噴管管體的耐磨損性和內(nèi)孔的耐沖蝕性，噴管的全部外表面用化學熱處理方法進行表面硬化處理，并在底部和外下側表面鑲裝或敷焊硬質耐磨材料；噴管的內(nèi)孔襯以硬質材料襯套或敷焊一層硬質材料。
本實用新型可按下面的加工方法完成1.用機械加工的方法將合金鋼材加工成具有近似等腰三角形的特殊截面形狀的管子，其內(nèi)孔加工成一直孔，直孔上端呈喇叭狀以起導流作用，內(nèi)孔進行精密加工，頂端內(nèi)孔中裝入具有精確尺寸的硬質材料襯套或用噴涂方法敷焊一層硬質耐磨材料，底部內(nèi)孔裝入直的或斜的噴嘴，噴嘴可以是固定式，也可以是可換卸式，襯套及固定式噴嘴用焊接或粘接的方法在內(nèi)孔中固定；可換卸式噴嘴則采用絲扣或其它連接方式固定在內(nèi)孔中。每只加長噴管中的噴嘴可以是單級的，也可以是多級的。
內(nèi)孔中的襯套可以是整體的，也可以是分段的組裝的。
2.用機械加工的方法將中心噴嘴套體加工好，其內(nèi)孔進行精確加工，然后將中心噴嘴裝入內(nèi)孔，用焊接或粘接的方法聯(lián)接牢固，再將其整體裝入事先加工好的鉆頭體的孔內(nèi)，用焊接或粘接的方法將其聯(lián)接牢固。
3.加長噴管襯套(2)、噴嘴(3)和中心噴嘴(6)均由含鎢類的硬質合金、硬金屬或陶瓷等材料制成。加長噴管管體(5)和中心噴嘴套體(7)是用低碳合金鋼制成。
4.組焊好的加長噴管鉆頭，其加長噴管外側尺寸小于鉆頭直徑1.5～3mm加長噴管管體外表面與鉆頭牙齒間的間隙不小于1.5mm。
附圖
的圖面說明如下1－－噴管管體2－－噴管襯套3－－噴嘴4－－底蓋5－－鉆頭體6－－中心噴嘴7－－中心噴嘴套體本實用新型結合室內(nèi)和現(xiàn)場試驗，結果表明該加長噴管射流裝置可用于φ216mm及更大直徑的二牙或三牙輪鉆頭上，也可用于刮刀鉆頭上，并可根據(jù)需要，在鉆頭上焊一只、二只或三只加長噴管。其長度和噴嘴直徑可相等或不等，噴管內(nèi)的噴嘴也可視需要采用單級或多級復合的。由于采用了本實用新型的新射流裝置，其加長噴管的壽命得以延長，并提高了井底的漫流速度和增加了主漫流厚度，同時，其鉆頭的園頂?shù)靡杂行?、充分的清洗，提高了清洗效果，從而可使鉆井速度提高40～50％。而加長噴管的壽命可達130小時，且噴管本身無損壞。
權利要求1.一種用于鉆探鉆頭的加長噴管射流裝置，其特征是在鉆頭體上裝設加長噴管和中心噴嘴。
2.根據(jù)權利要求1 所說的加長噴管射流裝置的特征是其加長噴管內(nèi)孔裝有襯套、噴嘴和底蓋，其噴嘴是可以換卸的，并且可與加長噴管內(nèi)孔的中心線形成一定的夾角。
3.根據(jù)權利要求2 所說的加長噴管射流裝置的特征是其加長噴管的噴嘴可以是單級的，也可以是多級復合的，其末級噴嘴可沿加長噴管內(nèi)孔的中心線做360度的調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權利要求1 所說的加長噴管射流裝置的特征是其中心噴嘴的流體通道可以是單通道，也可以是分叉多通道。
5.根據(jù)權利要求1 所說的加長噴管射流裝置的特征是加長噴管和中心噴嘴內(nèi)襯都是由硬質耐磨材料或陶瓷等材料制成的，其加長噴管的外表面是用化學熱處理方法做表面硬化處理。
專利摘要一種用于鉆探鉆頭的加長噴管射流裝置。該實用新型是在普通鉆探鉆頭的鉆頭體上裝設抗磨損耐沖蝕的加長噴管，在鉆頭體的中心處加設中心噴嘴，并對加長噴管噴嘴的噴射角度進行優(yōu)化，同時，將噴管的噴嘴設計成可換卸的。采用本實用新型，可增加井底主漫流厚度、提高漫流速度，使鉆頭圓頂?shù)靡猿浞智逑?。所以，既延長加長噴管的壽命，又提高巖屑的清洗效果，并使鉆井速度提高40-50％。
文檔編號E21B10/18GK2056188SQ8920723
公開日1990年4月18日 申請日期1989年5月19日 優(yōu)先權日1989年5月19日
發(fā)明者沈忠厚, 徐依吉, 王德新 申請人:石油大學(華東)