[實用新型]一種軸向不對稱的脈沖射流噴嘴

有效

• 申請號: 201420260298.5
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN203961790U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 楊迎新;劉興鐸;況雨春;劉蕓蕓;李二帥
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B10/61;B05B1/08
• 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軸向不對稱的脈沖射流噴嘴。

背景技術

常規的脈沖噴嘴由入口噴嘴、自激振蕩腔室、出口噴嘴組成。自激振蕩腔室是軸向對稱的多段曲率半徑的腔室。常用的自激振蕩腔室存在燒結成型后，振蕩腔室的對稱性較差且無法再進行精加工。工作時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：為了提高脈沖射流噴嘴工作時射流的沖擊力脈動幅值，增大井底流速，改善對巖體材料破碎效果，提出一種軸向不對稱的脈沖射流噴嘴。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種軸向不對稱的脈沖射流噴嘴，由入口噴嘴、自激振蕩腔室、出口噴嘴組成，其結構特征是：自激振蕩腔室為軸向不對稱結構。自激振蕩腔室采用單側圓錐腔室、或非對稱圓柱狀腔室、或球狀交錯腔室的一種。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、下碰撞面構成，上碰撞面為水平面、下碰撞面為截錐面，腔壁為截錐面或圓弧面；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。

作為選擇，所述軸向不對稱的脈沖射流噴嘴的腔室為單側圓錐形腔室。

如圖1所示，將噴嘴剖開，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AB與下碰撞壁的反向延長線EC夾角為α，且55度≤α≤65度。

當α<55度時，其條件不變的情況下，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內徑D₂與入口噴嘴內徑D₁之比大于1.2，即D₂/D₁>1.2；或者自激振蕩腔室的腔長與腔徑之比小于1.2，即L/R<1.2。脈沖噴嘴的振蕩性能將會降低，甚至消失。所以，出口噴嘴內徑D₂與入口噴嘴內徑D₁之比為1～1.2，即1≤D₂/D₁≤1.2

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，進入振蕩腔室。因此連續鉆井液受到反饋—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90度<α≤180度時，工作中，部分鉆井液受到下碰撞面的反射作用，進入振蕩腔。由于反射至自激振蕩腔室腔壁、上碰撞面的距離較大，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。連續鉆井液流體沖擊力、流速等在一定程度上都受到影響，降低產生的井底沖擊力、井底流速。

作為選擇，所述軸向不對稱脈沖射流噴嘴的腔室為非對稱圓柱型振蕩腔室。

如圖3所示，將噴嘴剖開，下碰撞壁截錐面的反向延長線，向垂直于這兩條反向延長線的公垂線的平面投影，一條反向延長線的投影線為AO(A點位于下碰撞面的截面處)，另一條碰撞面的反向延長線為CO(C點位于下碰撞面的截面處)，AO與CO的交點為O，兩條下碰撞面的反向延長線夾角為β，110度≤β≤130度；

當β<110度時，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內徑與入口噴嘴內徑之比大于1.2，即D₂/D₁>1.2；或者自激振蕩腔室的腔長與腔徑之比小于1.2，即L₁/R₁<1.2，L₂/R₂<1.2。脈沖噴嘴的振蕩性能將會降低，甚至消失。

當130度<β≤180度時，工作中，只有少量的鉆井液受到下碰撞面的反射作用，進入振蕩腔室。鉆井液呈現無序結構，相互之間無規則的碰撞使得鉆井液的脈沖性能有限。

作為選擇，所述軸向不對稱脈沖射流噴嘴的腔室為球型交錯腔室。