專利名稱：地勘牙輪鉆頭的中心噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鉆探工程技術(shù)中提高鉆頭碎巖效率的工具，特別是地勘牙輪鉆頭的噴嘴。
牙輪鉆頭廣泛用于石油鉆井和地質(zhì)勘探鉆孔。為了保證在鉆進(jìn)中冷卻鉆頭和及時(shí)清洗并排除井底碎巖所產(chǎn)生的鉆屑，在牙輪鉆頭上裝有噴嘴。石油鉆井用牙輪鉆頭直徑較大，可以安裝數(shù)個(gè)側(cè)位(向)噴嘴，使鉆井液噴射到井底預(yù)定位置。石油鉆井牙輪鉆頭靠加長(zhǎng)噴嘴使射流出口更接近井底，以增強(qiáng)對(duì)井底的沖擊力；靠噴嘴的不對(duì)稱布置并傾斜鉆頭軸線安裝，使井底壓力分布不均勻，來(lái)提高井底漫流速度，加強(qiáng)清洗鉆屑效果；靠加裝鉆頭中心噴嘴來(lái)消除井底中心難以清洗的“死區(qū)”。地勘牙輪鉆頭直徑較小，不可能安裝側(cè)位噴嘴，只能安裝中心噴嘴。例如，蘇聯(lián)專利SU－1416653公開(kāi)了一種牙輪鉆頭的中心噴嘴，噴嘴為一短圓柱體，在圓柱體上開(kāi)有兩個(gè)傾斜水眼，鉆井液從水眼中流向偏離牙輪錐尖的牙輪表面。這種結(jié)構(gòu)的噴嘴無(wú)法做成能量轉(zhuǎn)換效率高的噴射器，只能靠鉆頭體上部分的中心大圓柱形孔和噴嘴上的兩個(gè)小水眼形成射流的噴射器，因此存在著能量轉(zhuǎn)換效率低，沖洗液壓力能損失大的缺點(diǎn)。另外，由于水眼傾斜布置，井底中心沒(méi)有射流，因此該處成為井底難以沖洗的“死區(qū)”，鉆屑會(huì)在此堆積，影響鉆頭碎巖效率。該噴咀還與鉆頭體焊接安裝，故安裝麻煩，不能更換。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有高清洗效率、并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的噴嘴。它既具有現(xiàn)有牙輪鉆頭噴嘴的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了現(xiàn)有牙輪鉆頭噴嘴的不足。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種地勘牙輪鉆頭的中心噴嘴，它具有一個(gè)噴射器和與噴射器為一體的加長(zhǎng)噴射管，在加長(zhǎng)噴射管出口處的內(nèi)壁圓周上不對(duì)稱設(shè)置1～6個(gè)斜向溝槽。
按照本實(shí)用新型，泵送的沖洗液通過(guò)鉆桿到達(dá)牙輪鉆頭的中心噴嘴，經(jīng)過(guò)噴射器形成高速射流，沿加長(zhǎng)噴射管及其出口處的不對(duì)稱溝槽向井底中心和偏離井底中心的預(yù)定位置或牙輪表面噴射。這樣，不僅在井底形成側(cè)向射流，而且中心也有射流，這就使得井底碎屑受射流沖洗的面積加大，井底壓力不平衡增強(qiáng)，橫向漫流速度提高，更容易把巖屑沖離井底，從而保證鉆頭齒不斷吃入井底新鮮巖石面，提高鉆井碎巖效率。
本實(shí)用新型噴嘴的噴射器采用能量轉(zhuǎn)換效率高的結(jié)構(gòu)形式，如“等變速曲線形”、“橢圓形”、“圓弧形”、“流線形”、“錐形”等等，其沖洗液的壓力能損失小，射流沖擊能量高。由于鉆頭噴嘴有中心射流，因此井底中心不存在難以清洗的死區(qū)。噴嘴的加長(zhǎng)噴射管使得射流出口更接近井底，射流束擴(kuò)散小，等速核更接近井底碎屑“墊層”，射流沖擊力清洗作用增強(qiáng)。在加長(zhǎng)噴射嘴管出口處的內(nèi)壁上設(shè)置的數(shù)個(gè)溝槽，所起到的作用就相當(dāng)于在牙輪鉆頭上安裝數(shù)個(gè)側(cè)位(向)噴嘴。溝槽軸線與噴咀軸線形成空間夾角，通過(guò)調(diào)節(jié)這一夾角，可以使側(cè)向射流束噴射到預(yù)定的井底某一位置或牙輪表面上的某一位置。溝槽不對(duì)稱設(shè)置，一方面使孔底液流壓力不平衡，有利于提高井底漫流速度，加強(qiáng)清洗鉆屑效果；另一方面，由于不對(duì)稱溝槽的作用，中心射流束偏離牙輪錐尖，減少了對(duì)牙輪體的沖蝕。
采用這種結(jié)構(gòu)的噴嘴，牙輪鉆頭只需安裝一個(gè)中心噴嘴，就可以獲得安裝一個(gè)中心噴嘴和數(shù)個(gè)側(cè)位(向)噴嘴所達(dá)到的井底清洗效果，因此它不但減少了噴嘴的數(shù)量，而且解決了地勘牙輪鉆頭因不能安裝數(shù)個(gè)側(cè)位(向)噴嘴而影響井底沖洗效果的難題。另外，該噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只是一個(gè)單件，因此，其加工、安裝、更換都非常方便。


附圖為本實(shí)用新型的中心噴嘴的結(jié)構(gòu)圖；本實(shí)用新型的實(shí)施例在附圖中，中心噴嘴1包括流道形狀為等變速曲線的噴射器2和與噴射器為一體的圓柱形加長(zhǎng)噴射管3。噴射器2的流道形狀除等變速曲線外，還可以是橢圓形、圓弧形、流線形、雙圓弧線形、錐形等等。加長(zhǎng)噴射管3的長(zhǎng)度，以盡可能地把射流引至距孔底最近距離為佳。在噴射管3的出口處，沿內(nèi)壁圓周不均勻分布(即不對(duì)稱)設(shè)置2個(gè)斜向三角形溝槽4，溝槽4的數(shù)量可為1～6個(gè)，根據(jù)鉆頭的牙輪數(shù)量確定。溝槽4的軸線與噴嘴軸線(也即鉆頭軸線)的夾角α可為0°～90°。在實(shí)例中的2個(gè)溝槽夾角α均為30°。噴嘴的外形如圖1所示為錐形，其與牙輪鉆頭的中心錐孔相適應(yīng)，安裝時(shí)正向打入，即可靠錐面摩擦角自鎖固定，折卸時(shí)反向打出即可，故安裝與更換非常方便。噴嘴采用硬質(zhì)合金材料制造，也可采用合金結(jié)構(gòu)鋼或其它材料制造。
本實(shí)用新型不限于上述一種實(shí)施例，溝槽4的形狀還可以是曲線形槽(如圓弧槽、橢圓槽)、四邊形槽(如矩形槽、梯形槽)；各個(gè)溝槽4的軸線與噴咀軸線的夾角還可以各不相同，以使其分別將側(cè)向射流束引向井底和牙輪表面的不同預(yù)定位置；各個(gè)溝槽的截面尺寸還可以不相等。這些結(jié)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)溝槽以及射流的不對(duì)稱，加強(qiáng)井底壓力不平衡，提高井底漫流流速，從而最終達(dá)到提高清洗井底鉆屑效果的目的。
權(quán)利要求1.一種地勘牙輪鉆頭的中心噴嘴，噴嘴具有噴射高速射流的噴射器(2)和與噴射器為一體的加長(zhǎng)噴射管(3)，其特征在于在加長(zhǎng)噴射管出口處沿內(nèi)壁圓周上不均勻分布設(shè)置有1至6個(gè)斜向溝槽(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心噴嘴，其特征在于溝槽(4)為三角形槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心噴嘴，其特征在于溝槽(4)為曲線形槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心噴嘴，其特征在于溝槽(4)為四邊形槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的中心噴嘴，其特征在于溝槽(4)的軸線與噴嘴軸線的夾角為0°至90°，且各溝槽夾角可相同，也可不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的中心噴嘴，其特征在于各溝槽(4)的截面尺寸可相等，也可不相等。
專利摘要一種地勘牙輪鉆頭的中心噴嘴，它屬于鉆探工程技術(shù)中提高鉆頭碎巖效率的工具。它具有噴射高速射流的噴射器和與噴射器為一體的加長(zhǎng)噴射管，在加長(zhǎng)噴射管的出口處的內(nèi)壁圓周上不對(duì)稱設(shè)置數(shù)個(gè)溝槽。采用這種結(jié)構(gòu)的噴嘴，牙輪鉆頭只需安裝一個(gè)中心噴嘴，即可以獲得安裝數(shù)個(gè)噴嘴(中心和側(cè)位)所能達(dá)到的清洗井底的效果，因此它減少了噴嘴的數(shù)量，解決了小直徑地勘牙輪鉆頭因不能安裝多個(gè)噴嘴而影響鉆頭碎巖效率的難題。
文檔編號(hào)E21B10/18GK2212066SQ9422993
公開(kāi)日1995年11月8日 申請(qǐng)日期1994年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月1日
發(fā)明者李山 申請(qǐng)人:地質(zhì)礦產(chǎn)部探礦工藝研究所