[實用新型]粒子沖擊牙輪鉆頭用噴嘴

有效

• 申請號: 201320445709.3
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN203362039U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 周龍昌;韓立國;石超
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B10/18
• 分類號: E21B10/18;E21B7/18
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本實用新型涉及一種粒子沖擊牙輪鉆頭用噴嘴，屬于鉆井裝置技術領域。

背景技術

目前由于巖石硬度高、研磨性強、可鉆性差等因素，硬度高研磨性強的地層的鉆進速度較慢，增加了鉆井的成本。四川須家河組地層就是典型的代表。須家河組地層主要為硅質膠結的石英砂巖，巖石硬度度高、研磨性強、可鉆性差，鉆頭消耗量大（占全井的74%），鉆頭進尺和平均壽命均較短。普通的PDC鉆頭和牙輪鉆頭鉆速均難以讓人滿意。PDC鉆頭鉆進這種強研磨性硬地層時，吃入困難，磨損速度快。牙輪鉆頭鉆進該地層時，鉆進速度慢，單只鉆頭進尺少。平均機械鉆速經常低于1m/s,進尺少、鉆速慢，已無法滿足“打成、打好、打快”的現代深井鉆井要求。

通過對地層巖性進行認真調查研究，力求將粒子沖擊鉆井技術引入須家河組地層的鉆進中。由于完全依靠粒子沖擊高速破巖時，對泵壓、排量、濃度要求很高，國內一般現場設備很難滿足，且粒子沖擊鉆井技術在國內尚未進行過現場實驗，沒有現場實鉆經驗，屬于初期研究階段。所以現階段先將粒子沖擊破巖與鉆頭機械破巖結合起來，粒子沖擊破巖起輔助破巖的作用，探究粒子沖擊鉆井的實際鉆進效果。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種結構簡單，可實現粒子高效破巖，提高耐磨度，進而可提高使用壽命的粒子沖擊牙輪鉆頭用噴嘴。

本實用新型所述的粒子沖擊牙輪鉆頭用噴嘴，包括噴嘴本體，噴嘴本體包括噴嘴前段和噴嘴后段，噴嘴前段為錐形段，噴嘴后段為圓柱段，錐形段的小徑端連接圓柱段，錐形段與圓柱段之間的內壁連接處設置倒圓角。

噴嘴本體為錐直型，錐直型噴嘴具有損失量最小，最耐磨的優點，可達到粒子破巖所要求的速度，提高破巖效率和使用壽命；工作時，錐形段的大徑端為流體入口，符合沖蝕磨損的機理與特性，使噴嘴本體耐磨程度提高且可提高加速度，提高破巖效果。

所述的噴嘴本體外側設置鋼套管。鋼管套可與噴嘴本體燒結在一起，再一起安裝在鉆頭上，對噴嘴起到了保護作用，鋼管套由40～60目的Wc粉組成，使鋼套管耐腐蝕、硬度高及彈性模量大，性能穩定，使用壽命長。

所述的錐形段的長度為35mm～37mm，大徑端的內徑為25mm～31mm，小徑端的內徑為12mm，壁厚為3mm，圓柱段的長度為55mm～60mm，圓柱段的內徑為12mm，壁厚為2mm。錐形段和圓柱段規格的設置，可有效提高粒子的速度和噴嘴本體的耐磨度，提高破巖效率，噴嘴本體的長度過長或過短均不能同時滿足使用壽命和破巖射流的要求。

所述的錐形段的內壁面與錐形段大徑端直徑方向呈80度夾角，錐形段內壁面與圓柱段內壁面之間的收縮半角為10度。收縮半角不僅影響加速效果，而且也影響噴嘴本體的耐磨壽命，本實用新型角度的設置可提高速度，增加噴嘴本體的耐磨度。

所述的噴嘴本體材質為YG8N型超細硬質合金。硬度高，且抗彎強度、韌性好。

本實用新型的有益效果是：

噴嘴本體內流道結構設計與制作能夠把噴嘴本體的沖蝕磨損的機理、特性與粒子的速度加速作用結合考慮，使其既能滿足粒子在噴嘴本體中的加速，達到破巖效果，又能減低粒子對噴嘴本體的沖蝕磨損；通過合理設計噴嘴本體，可以使粒子速度達到泥漿射流速度的80%左右，滿足了粒子沖擊鉆井對使用壽命的一定要求，提高耐磨性能，同時也要滿足射流的要求，使粒子能在流動時加速到要求的速度。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是圖1中噴嘴本體的結構示意圖。

圖中：1、鋼套管??2、噴嘴本體??3、錐形段??4、圓柱段??5、倒圓角。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步描述：

如圖1～圖2所示，本實用新型所述的粒子沖擊牙輪鉆頭用噴嘴，包括噴嘴本體2，噴嘴本體2包括噴嘴前段和噴嘴后段，噴嘴前段為錐形段3，噴嘴后段為圓柱段4，錐形段3的小徑端連接圓柱段4，錐形段3與圓柱段4之間的內壁連接處設置倒圓角5。噴嘴本體2外側設置鋼套管1。錐形段3的長度為36mm，大徑端的內徑為25mm，小徑端的內徑為12mm，壁厚為3mm，圓柱段4的長度為60mm，圓柱段4的內徑為12mm，壁厚為2mm。錐形段3的內壁面與錐形段3大徑端直徑方向呈80度夾角，如圖2中所示的夾角A，錐形段3內壁面與圓柱段4內壁面之間的收縮半角為10度，如圖2中所示的夾角B。噴嘴本體2材質為YG8N型超細硬質合金。

工作時，粒子從錐形段3的大徑端流入，通過錐形段3和圓柱段4后粒子速度提高，并產生射流，對巖石進行破碎。