[實用新型]一種自激振蕩脈沖射流噴嘴

有效

• 申請號: 201420258866.8
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN203961806U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 楊迎新;劉興鐸;況雨春;李二帥;劉蕓蕓
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B10/61
• 分類號: E21B10/61
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于與牙輪鉆頭、PDC鉆頭配套及油罐清洗的自激振蕩脈沖射流噴嘴。

背景技術

常規的脈沖噴嘴包括入口噴嘴、自激振蕩腔室、出口噴嘴。其自激振蕩腔室是軸向對稱的多段曲率半徑腔室。在工作中，常用的脈沖噴嘴存在對鉆井液的環空回壓問題，所以產生的脈沖射流壓力不夠高，對巖石等材料的沖擊力不足、破碎效果有限以及井底清潔能力較差等缺陷。

實用新型內容

本實用新型的目的是：為了解決鉆井液所受環空回壓的作用，而使脈沖射流壓力不高、沖擊力不足、破碎效果及井底清潔能力較差的問題，提出一種自激振蕩脈沖射流噴嘴。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種自激振蕩脈沖射流噴嘴，由入口噴嘴、自激振蕩腔室、出口噴嘴組成，其結構特點是自激振蕩腔室為間隔腔室，振蕩腔室的數量為3～6個。自激振蕩腔室采用橢圓型振蕩腔室、或葉片型振蕩腔室、或矩形振蕩腔室的一種；入口噴嘴上方為入口噴嘴雙圓弧流道，下面為自激振蕩腔室；自激振蕩腔室由上碰撞面、腔壁、下碰撞壁構成，上碰撞面為截錐面，下碰撞面為截錐面，腔壁為平面；出口噴嘴的出口為圓柱型，整個脈沖射流噴嘴位于管體的中心部位。

作為選擇，所述自激振蕩脈沖射流噴嘴自激振蕩腔室為橢圓型振蕩腔室，腔室數量為3個。如圖1所示，將噴嘴剖開，自激振蕩脈沖射流噴嘴的中心軸線、下碰撞壁的反向延長線向垂直于這兩條線的公垂線的平面投影。中心軸線的投影線為AB，下碰撞壁的反向延長線為EC，AB與EC的交點為O。中心軸線與下碰撞壁的反向延長線夾角為α，其角度55度≤α≤65度。當α<55度時，其條件不變情況下，自激振蕩腔室的結構將發生變化。自激振蕩腔室的出口噴嘴的內徑D₂與入口噴嘴的內徑D₁之比大于1.2，即D₂/D₁≥1.2；自激振蕩腔室的腔長L與腔徑R之比小于1.2，即L/R≤1.2。脈沖噴嘴的振蕩性能將會降低，甚至消失。

當65度<α≤90度時，鉆井液流過自激振蕩脈沖噴嘴時，只有少量的鉆井液會受到下碰撞壁的反射作用，進入到振蕩腔室。因此連續鉆井液受到的反饋—放大作用不足，與原有鉆井液的連續射流相比，鉆井液的脈沖性能有限。

當α>90度時，工作中，部分鉆井液受到下碰撞壁的反射作用，進入振蕩腔。由于反射至自激振蕩腔室腔壁、上碰撞壁的距離較大，無法獲得自激振蕩腔室的腔壁、上碰撞面的反饋作用；所以這部分鉆井液只受到下碰撞壁的反射作用，返回入射鉆進液。入射鉆井液不僅沒有受到反饋—放大的作用，而且連續鉆井液流體沖擊力、流速等在一定程度上都受到影響，降低產生的井底的沖擊力、井底的流速。

本實用新型與現有的自激振蕩脈沖射流噴嘴比較，有以下有益效果：

1、本實用新型所述噴嘴包括間隔振蕩腔室，各振蕩腔室體積相等、相互間隔、互不干擾。工作中，鉆井液受到下碰撞壁的反射作用，進入間隔振蕩腔室。在振蕩腔室內，鉆井液受到腔壁、上碰撞壁的反饋作用，返回至自激振蕩腔室入口分理處。當反射的鉆井液與分離處的鉆井液相匹配時，則可以提高鉆井液的井底壓力，射流的脈動速度。另外，鉆井液在互相間隔的振蕩腔室中，可以減少大量無規則碰撞、干擾，降低自激振蕩脈沖噴嘴的水力能量損失。因此，可以充分發揮鉆井液的脈動性能，延長脈沖射流噴嘴的使用壽命。

2、本實用新型自激振蕩腔室的幾何形狀選擇余地大。選擇噴嘴時，可以選擇或調整不同幾何形狀腔室。從而形成較好的井底沖擊壓力脈動幅值、井底流速值；提高對切削齒的清潔、冷卻效果。

附圖說明

圖1本實用新型噴嘴的橢圓型振蕩腔室剖視圖

圖2本實用新型噴嘴的橢圓型振蕩腔室俯視圖。

圖中標記：1.入口噴嘴雙圓弧流道,2.入口噴嘴,3.上碰撞面,4.腔壁,5.自激振蕩腔室,6.下碰撞面,7.出口噴嘴,8.管體。

具體實施方式

下面結合具體附圖，進一步說明本實用新型的具體實施方法：

一種自激振蕩脈沖射流噴嘴包括入口噴嘴2、自激振蕩腔室5、出口噴嘴7。其特征是常規自激振蕩脈沖射流噴嘴的自激振蕩腔室為軸向對稱的腔室。本實用新型提出自激振蕩腔室5為間隔的振蕩腔室。因為互相間隔的振蕩腔室的脈沖噴嘴，能夠減輕鉆井液受到的鉆頭旋轉的作用，以及噴嘴內部的環空回壓影響；所以，這種脈沖噴嘴能夠更好地進行水力輔助破巖，提高井底的清潔能力。