專利名稱：超高壓噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是石油礦場(chǎng)機(jī)械技術(shù)用于石油鉆井實(shí)現(xiàn)超高壓噴射的一種井下工具。
目前，石油鉆井行業(yè)已普遍采用噴射鉆井技術(shù)，鉆頭壓力降一般為8～12MPa，由于地面設(shè)備能力制約，上述鉆頭壓力降僅僅起到清洗井底作用，達(dá)不到基本水力破巖效果。
為解決這個(gè)問題，在80年代未，美國(guó)Grace鉆井公司與FLowdrice公司聯(lián)合研制高壓射流鉆井系統(tǒng)《國(guó)外鉆井技術(shù)))1995年第6期第5頁(yè)即超高壓泵，超高壓水龍頭，超高壓內(nèi)同心合金管，在地面增壓后送到井下鉆頭噴嘴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，成本太高，至今沒有成果問世。石油鉆井超高壓噴射由于設(shè)備能力及安全問題沒有解決，還處一探討階段，至今沒有突破。
本實(shí)用新型目的提供一種用超高壓噴射器產(chǎn)生70～140MPa超高壓的鉆頭壓力降進(jìn)行超高壓噴射鉆井，提高鉆井效率。
本實(shí)用新型目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在鉆頭之上接一個(gè)外筒內(nèi)裝有閥式的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)生超高壓的增壓機(jī)構(gòu)，流入外筒內(nèi)的鉆井液壓力大于外筒外的壓力，在內(nèi)外壓力差作用下，推動(dòng)活塞上行后與閥接觸，液流被阻斷產(chǎn)生水擊壓力，再推動(dòng)活塞下行運(yùn)動(dòng)，活塞面積大于柱塞面積，柱塞擠壓鉆井液，壓力腔產(chǎn)生超高壓，使鉆頭嘴咀產(chǎn)生超高壓的壓力降。
它的優(yōu)點(diǎn)是在不改變地面設(shè)備和不增加地面設(shè)備情況下，用超高壓高速運(yùn)動(dòng)的脈沖水力射流反復(fù)沖蝕敲打巖石，超高壓脈沖射流比普通連續(xù)射流大許多倍，使巖石容易產(chǎn)生破碎。
本實(shí)用新型主要由往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)和超高壓增壓機(jī)構(gòu)兩大部分組成。具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施及其附圖
給出。
附圖序號(hào)1～8是根據(jù)本實(shí)用新型提出的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)剖面圖。
以下結(jié)合附圖序號(hào)1～8詳細(xì)說(shuō)明，依據(jù)本實(shí)用新型提出的閥式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具體細(xì)節(jié)及工作情況。
本機(jī)構(gòu)主要由閥座(1)、閥(2)、活塞(6)、(7)、活塞桿(5)，缸筒(8)組成。閥座(1)的內(nèi)孔與環(huán)空(A)連通的，閥(2)位于其中，把高壓腔(B)與低壓環(huán)空(A)隔開，組成往復(fù)方向控制機(jī)構(gòu)主體。在活塞桿(5)上裝著兩個(gè)不同直徑的活塞(6)和(7)、活塞(7)直徑大于活塞(6)的直徑，兩個(gè)活塞之間空腔(C)與環(huán)空連通組成低壓腔，鉆井液(Q)，流入后充滿高壓腔(B)和(D)，由于活塞(7)的面積大于活塞(6)的面積，產(chǎn)生活塞(7)的向上推力大于活塞(6)的阻力，迫使活塞桿(5)上行，上行到與閥(2)平面接觸時(shí)，閥閉合，上部通道被阻斷，水擊壓力猛然上升，形成很大推力推動(dòng)活塞(6)下行，下行到限位套(4)處時(shí)，閥(2)被限位套擋住，活塞(6)再下行3～5毫米，由于高壓腔(B)壓力大于環(huán)空壓力(A)，閥(2)質(zhì)量小于活塞桿組件質(zhì)量，閥(2)快速返回，如此反復(fù)不斷地進(jìn)行。
活塞(6)直徑70～150毫米，活塞(7)直徑85～180毫米，活塞(6)與活塞(7)面積比0.5-0.8。閥(2)桿部直徑20-60毫米。低壓腔(A)出口直徑10～40毫米，低壓腔(C)出口直徑15～50毫米。
活塞采用耐高溫，耐磨聚四氟乙烯材料V型密封，閥(2)和活塞桿端部采用YG11硬質(zhì)合金。缸筒(8)采用42CrMo材料，碳氮硼共滲熱處理處理表面硬度HRc55以上。
附圖序號(hào)9～14是根據(jù)本實(shí)用新型提出的超高壓增壓機(jī)構(gòu)的剖面圖。
以下結(jié)合附圖序號(hào)9～14詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本實(shí)用型提出的超高壓增壓機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)及工作情況。
增壓機(jī)構(gòu)主要由柱塞(10)，分流器(12)，襯套(13)，單向閥(14)等主要零件組成。柱塞(10)通過有1∶10錐度的接頭與活塞桿(5)連接起來(lái)，動(dòng)力通過這部分傳到柱塞(10)上。
鉆井液從活塞桿(5)上的孔D流出后，一部分通過分流器(12)流入鉆頭大噴嘴H，一部分通過單向閥(14)和高壓腔G流向小噴嘴T。
活塞桿(5)往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)柱塞(10)也做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞(6)的面積大于柱塞(10)面積，形成往復(fù)的超高壓增壓機(jī)構(gòu)，作用力的比值等于活塞(6)與柱塞(10)面積比值，活塞上行與閥(2)平面接觸時(shí)，很大的水擊壓力作用在活塞(6)上，對(duì)柱塞(10)形成很大的推力。活塞下行時(shí)，一部分鉆井液從大噴嘴H流出，按常規(guī)清洗井底。另一部分流入壓力腔G，由于單向閥(14)阻斷，而小噴嘴T直徑很小，柱塞(10)擠壓鉆井液而使壓力增高，從小噴嘴T噴射出超高壓的脈動(dòng)的射流。
柱塞(10)直徑15～70毫米，大噴嘴H直徑7～20毫米，小噴嘴T直徑2～6毫米，襯套(13)的材料YG8，柱塞(10)的材料38CrMoAl，硬度HRC＞64。
權(quán)利要求1.超高壓噴射器是由閥式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和超高壓增壓機(jī)構(gòu)兩大部分組成，閥座(1)位于流道腔Q的下部，高壓腔B的上部，閥座(1)上有徑向孔A與環(huán)空連通，閥(2)位于閥座(1)的中央孔內(nèi)，上端與環(huán)空A相通，和閥(2)加工成一體的閥盤在高壓腔B內(nèi)，和閥(2)上一體的閥盤上下運(yùn)動(dòng)時(shí)可與活塞桿(5)上部端面接觸，活塞桿(5)上端伸出限位套(4)中心內(nèi)，限位套(4)上端面和閥座(1)下端面之間有一調(diào)整套(3)，調(diào)整套(3)內(nèi)部就是高壓腔B，活塞桿(5)上部有小活塞(6)，下部有大活塞(7)，兩個(gè)活塞之間有腔C通過缸筒(8)上的孔與環(huán)空相通，利用缸筒(8)內(nèi)外壓力差和閥(2)一體的閥盤與活塞桿(5)上端部接觸產(chǎn)生水擊壓力組成閥式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，活塞桿(5)最下端是錐形孔，柱塞接頭(9)上端是錐體，以1∶10的錐度插入活塞桿(5)下端的錐孔內(nèi)連成為一體，下接頭(11)內(nèi)裝有分流器(12)，襯套(13)位于分流器(12)的中心位置，并用細(xì)紋擰在分流器(12)上，單向閥(14)在分流器外殼內(nèi)和襯套(13)外面，兩者中心位置的三等分中任一位置，活塞桿(5)往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)柱塞(10)也做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，擠壓襯套(13)中的液體G，組成超高壓增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于有一個(gè)和閥式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接的產(chǎn)生超高壓的增壓機(jī)構(gòu)是由柱塞(10)、分流器(12)、單向閥(14)組成，分流器上的高壓腔G液體流向小噴咀T，另一部分流向大噴咀H。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高噴射器，其特征在于下端工作時(shí)插入分流器(12)的壓力腔G中柱塞(10)的直徑15-70毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓噴射器，其特征是在于所述的閥式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的活塞(6)與活塞(7)面積比是0.5-0.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓噴射器，其特征在于所述的超高壓增壓機(jī)構(gòu)中的分流器(12)通往鉆頭噴咀出口直徑T為2-6毫米。
專利摘要超高壓噴射器是石油礦場(chǎng)機(jī)械技術(shù)用于石油鉆井的一種井下工具。解決石油鉆井實(shí)現(xiàn)超高壓噴射鉆井問題，工具內(nèi)上部裝有閥式活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和連接在該機(jī)構(gòu)下部的超高壓增壓機(jī)構(gòu)，利用工具內(nèi)外壓力差和閥與活桿接觸后產(chǎn)生水擊壓力驅(qū)動(dòng)全部機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，特征是由柱塞、分流器、單向閥等組成的超高壓增壓機(jī)構(gòu)，柱塞往復(fù)擠壓壓力腔中的液體，提高噴嘴壓力降，用于實(shí)現(xiàn)超高壓噴射石油鉆井，提高鉆井效益。
文檔編號(hào)E21B7/18GK2271606SQ9622733
公開日1997年12月31日 申請(qǐng)日期1996年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月6日
發(fā)明者張益友, 陶新華 申請(qǐng)人:張益友