[發明專利]自動控制流量分配的噴嘴

有效

• 申請號: 201410562288.1
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104453715A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張友軍;張炎;于東兵;胡強法;陳智;呂維平
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院;中國石油集團鉆井工程技術研究院江漢機械研究所
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

技術領域

本發明涉及水射流鉆孔技術領域，適用于石油、煤炭、天然氣等行業的徑向水平井、水力深穿透等工程作業，特別涉及一種噴嘴。

背景技術

水射流鉆徑向水平井技術是在井下導向器的引導下利用螺桿馬達和萬向節柔性軸組合鉆具鉆穿套管，利用噴嘴形成的高壓水射流的破巖鉆進，在油氣層沿井筒徑向鉆出深達數十米清潔的泄流孔道，新增和拓展泄油區域，改善油氣流入井筒的流阻特性，實現增產、增注和提高采收率。

目前，常見的徑向水平井噴射地層的噴嘴有多孔、旋流、脈沖等多種類型，進入地層的輸液管道一般是高壓軟管，鉆進驅動的方式主要是噴管后端推進或噴嘴自牽引兩種。

采用噴管后端推進的方式，由于噴射反力、摩擦阻力的存在，會造成噴管在射流孔道內發生失穩屈曲，限制了噴管在地層中的送進距離。

自牽引噴嘴采用前后兩級或多級噴射組合，具備自牽引力。雖然可以延緩失穩屈曲，增加鉆進距離，避免噴管后端推進的方式產生的缺陷；但由于自牽引噴嘴組合需要對流量進行前后向分配，牽引力大小與后、前向流量的差值成正比，牽引力的提高致使前向噴嘴的鉆孔能力降低。

由于地層的非均質性，在遇到可鉆性差的局部巖層時，前向射流不能有效成孔，造成鉆進遇阻。基于流體輸送管道流量—壓降特性，系統流量受到限制，如果自牽引噴嘴組合的前向射流破巖鉆孔能力不足，則無法實現長距離鉆進，極大地削弱了對密實地層的適應能力。

發明內容

為解決上述的技術問題，本發明提出一種自動控制流量分配的噴嘴，依據噴射鉆進時是否遇阻，對前后流量進行自行調配，保證了正常鉆進時有足夠的牽引力，同時在遇阻時有足夠的破巖鉆孔能力，從而延緩失穩屈曲，增加鉆進距離。

本發明的一種自動控制流量分配的噴嘴，包括探頭、具有貫通孔的前向噴嘴、具有貫通孔的后向噴嘴和換向控制桿；

所述后向噴嘴包括沿其貫通孔的軸向依次相接的容納部和連接部，所述容納部的前部與所述前向噴嘴連接；所述換向控制桿包括在所述容納部的內腔中滑移的滑移部，以及與所述前向噴嘴的貫通孔滑動配合的桿部；所述桿部延伸出所述前向噴嘴，所述桿部的延伸端連接所述探頭；

所述前向噴嘴和所述后向噴嘴上分別設置與所述容納部的內腔連通的前向噴孔和后向噴孔，所述滑移部上設置貫通的過流孔；所述滑移部滑移至與所述前向噴嘴貼緊時，所述過流孔的截面至少一部分與所述前向噴孔相連通；所述滑移部滑移至與所述連接部貼緊時，所述滑移部遮擋所述后向噴孔。

作為一種可實施的方式，所述滑移部滑移至與所述連接部貼緊時，所述滑移部抵靠在所述連接部的端部。

作為一種可實施的方式，所述連接部的端部設置過渡斜面，所述連接部的外壁通過所述過渡斜面與所述容納部連接。

作為一種可實施的方式，所述后向噴孔設置于所述過渡斜面上。

作為一種可實施的方式，所述前向噴孔的軸線與所述前向噴嘴的貫通孔的軸線之間具有第一夾角；所述后向噴孔的軸線與所述前向噴嘴的貫通孔的軸線之間具有第二夾角。

作為一種可實施的方式，所述前向噴孔與所述容納部的內腔連通的一端、所述后向噴孔與所述容納部的內腔連通的一端和所述過流孔遠離所述前向噴嘴的一端分別設置導流錐孔。

作為一種可實施的方式，所述滑移部靠近所述前向噴嘴的端面上和/或所述前向噴嘴的內端面上設置凹槽；

所述滑移部遠離所述前向噴嘴的端面上和/或所述連接部與所述滑移部抵靠的端面上設置凹槽。

作為一種可實施的方式，所述前向噴嘴設置于所述容納部中。

作為一種可實施的方式，所述前向噴嘴的外端面中心設置中空凸臺，所述中空凸臺伸出所述后向噴嘴上放置所述前向噴嘴所在端的端面。

作為一種可實施的方式，所述容納部的外徑大于所述連接部的外徑。

本發明相比于現有技術的有益效果在于：自動控制流量分配的噴嘴采用換向控制桿在容納部中的位置移動，同時在換向控制桿的滑移部上設置過流孔，從而使自動控制流量分配的噴嘴根據鉆進時是否遇到阻力，使前向噴嘴的前向噴孔或者后向噴嘴的后向噴孔與容納部的內腔之間的連通關系發生變化，繼而使前、后向流量發生變化，以適應非均質地層的噴射鉆進。自行調節前、后射流流量的自動控制流量分配的噴嘴同時保證了足夠的鉆進能力與足夠的牽引力。

同時，采用自牽引方式，后向噴嘴能提供足夠的牽引力，抵消前向噴嘴的噴射反力，有利于自動控制流量分配的噴嘴在地層中鉆進更遠的距離，延緩失穩屈曲。