[發(fā)明專利]自旋轉(zhuǎn)高壓水射流可調(diào)節(jié)鉆孔裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711058879.5
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107605403B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范耀;茹婷;辛欣;龐濤;程斌;李浩哲;高騰飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B10/61
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

一種自旋轉(zhuǎn)高壓水射流可調(diào)節(jié)鉆孔裝置，包括高壓管、固定外殼、旋轉(zhuǎn)體和旋轉(zhuǎn)噴頭，所述固定外殼包含圓筒狀本體，所述高壓管設(shè)于圓筒狀本體的后端，所述高壓管上安裝有第一推進(jìn)器，所述高壓管通過固定外殼后端安裝的第二推進(jìn)器進(jìn)行固定，所述旋轉(zhuǎn)體可旋轉(zhuǎn)的位于所述固定外殼內(nèi)，且所述旋轉(zhuǎn)體的后部通過一彈簧彈性支撐于固定外殼，所述旋轉(zhuǎn)體的前部連接有旋轉(zhuǎn)噴頭，所述旋轉(zhuǎn)噴頭設(shè)有破碎切削噴嘴組，以進(jìn)行前端的破碎操作，所述第一推進(jìn)器上安裝有第一推進(jìn)噴嘴組，第二推進(jìn)器上安裝第二推進(jìn)噴嘴組，高壓流體通過旋轉(zhuǎn)碰頭上的推進(jìn)噴嘴組進(jìn)行破碎且通過推進(jìn)噴嘴組驅(qū)動固定殼體和旋轉(zhuǎn)噴頭向前運動，實現(xiàn)本發(fā)明的自動推進(jìn)鉆孔。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆孔的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于煤層氣、石油、天然氣等開發(fā)領(lǐng)域的自旋轉(zhuǎn)高壓水射流可調(diào)節(jié)鉆孔裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中有一種旋轉(zhuǎn)高壓水射流鉆孔裝置，其旋轉(zhuǎn)動力來自水射流本身，是將一組或多組噴嘴偏置于鉆孔裝置旋轉(zhuǎn)套上，利用射流反沖力因偏心而產(chǎn)生的反沖力矩在克服旋轉(zhuǎn)套與軸之間的摩擦力矩后實現(xiàn)鉆頭的自動旋轉(zhuǎn)；利用其后部安裝的反向噴嘴的射流反沖力實現(xiàn)自推進(jìn)。

其不足之處在于，(1)噴射過程可能形成大小不一的巖屑，大顆粒巖屑的存在增加了形成巖屑堵塞的機(jī)率及鉆進(jìn)過程中的摩擦阻力，影響了鉆進(jìn)長度；(2)由于巖性的不均一性，影響鉆孔的均一性，導(dǎo)致鉆孔傾斜，易于鉆出目標(biāo)巖層，此外，鉆孔變大，流速變小，如果小于臨界流速將影響攜砂效果。(3)鉆孔裝置后部單級推進(jìn)設(shè)置，攜砂液隨著距離噴頭越遠(yuǎn)，巖屑越易于沉積。

為此，本發(fā)明的設(shè)計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗和成果，研究設(shè)計出一種自旋轉(zhuǎn)高壓水射流可調(diào)節(jié)鉆孔裝置，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種自旋轉(zhuǎn)高壓水射流可調(diào)節(jié)鉆孔裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，操作裝卸便利，實現(xiàn)鉆孔直徑可控、流速可控、巖屑顆?？煽?、不斷激動巖屑降低沉砂風(fēng)險，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種自旋轉(zhuǎn)高壓水射流可調(diào)節(jié)鉆孔裝置，包括高壓管、固定外殼、旋轉(zhuǎn)體和旋轉(zhuǎn)噴頭，其特征在于：

所述固定外殼包含圓筒狀本體，所述高壓管設(shè)于圓筒狀本體的后端，所述高壓管上安裝有第一推進(jìn)器，所述高壓管通過固定外殼后端安裝的第二推進(jìn)器進(jìn)行固定，所述旋轉(zhuǎn)體可旋轉(zhuǎn)的位于所述固定外殼內(nèi)，且所述旋轉(zhuǎn)體的后部通過一彈簧彈性支撐于固定外殼，所述旋轉(zhuǎn)體的前部連接有旋轉(zhuǎn)噴頭，所述旋轉(zhuǎn)噴頭設(shè)有破碎切削噴嘴組，以進(jìn)行前端的破碎操作，所述第一推進(jìn)器上安裝有第一推進(jìn)噴嘴組，第二推進(jìn)器上安裝第二推進(jìn)噴嘴組，利用彈簧的彈性力使得旋轉(zhuǎn)體和旋轉(zhuǎn)噴頭在固定外殼內(nèi)前后伸縮運動，高壓流體通過旋轉(zhuǎn)噴頭上的推進(jìn)噴嘴組進(jìn)行破碎且通過推進(jìn)噴嘴組驅(qū)動固定殼體和旋轉(zhuǎn)噴頭向前運動，當(dāng)旋轉(zhuǎn)噴頭遇到巖層處于壓縮狀態(tài)時，破碎切削噴嘴組進(jìn)行前端的破碎和切削，當(dāng)高壓噴射流體的切削作用沖刷噴頭前端的巖層形成空間后，在彈簧的彈力的推進(jìn)下旋轉(zhuǎn)噴頭向前推進(jìn)處于伸出狀態(tài)，此時旋轉(zhuǎn)噴頭側(cè)部噴嘴組繼續(xù)切削旋轉(zhuǎn)噴頭周圍、固定外殼前端的巖層，直到固定外殼前部巖層形成空間后，在推進(jìn)噴嘴組驅(qū)動下固定外殼向前而旋轉(zhuǎn)噴頭再次處于壓縮狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行破碎切削操作，從而實現(xiàn)本發(fā)明的自動推進(jìn)鉆孔。

其中：所述固定外殼的前端連接有篩網(wǎng)狀外通道，所述旋轉(zhuǎn)體的外緣和固定外殼的內(nèi)緣之間設(shè)有一定間隙且通過間隙密封實現(xiàn)相應(yīng)的流體密封，所述旋轉(zhuǎn)體的前部貫穿于篩網(wǎng)狀外通道后連接旋轉(zhuǎn)噴頭。

其中：所述第一推進(jìn)噴嘴組包含向后傾斜第一推進(jìn)噴嘴和第二推進(jìn)噴嘴，所述第一推進(jìn)噴嘴和第二推進(jìn)噴嘴相對的等角度傾斜設(shè)置于第一推進(jìn)器上，所述第二推進(jìn)噴嘴組包含向后傾斜的能與高壓管內(nèi)高壓流體連通的第一后噴嘴、第二后噴嘴、第三后噴嘴和第四后噴嘴，所述第一后噴嘴、第二后噴嘴和第三后噴嘴偏心于高壓管中軸線等角度間隔設(shè)置于第二推進(jìn)器的外緣。