[實用新型]旋轉射流噴嘴

有效

• 申請號: 201720685655.6
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN207144832U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 李文飛;周延軍;王曉;陳思安;顧洪成;肖新磊;秦光輝;曲仕茂;彭濤;王偉;孫君君
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B10/61
• 分類號: E21B10/61
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 侯華頌,李勇

技術領域

本實用新型涉及石油天然氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探、煤層氣開發工具領域，尤其是一種旋轉射流噴嘴。

背景技術

在石油天然氣鉆井、煤層氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等行業領域中，鉆頭安裝在管柱的最下端，并由管柱驅動旋轉進行破巖，管柱上端連接高壓泵，高壓泵將鉆井液通過管柱輸送至井底鉆頭，經過鉆頭噴嘴流出進入管柱與井壁之間的環空，上返至地面高壓泵的入口，由此形成一個循環系統。鉆井液從鉆頭噴嘴流出后，既要清洗井底、攜帶巖屑，還要沖刷鉆頭，降低鉆頭溫度，且具有輔助破巖的功效，在此過程中，噴嘴控制著鉆井液射流的方式和方向，由此可見噴嘴是鉆頭的關鍵裝置之一，也是鉆頭設計研發過程中必須考慮的關鍵影響因素。國內外針對鉆頭噴嘴開展了很多研究，取得了多項研究成果，但通過分析可以發現，現有噴嘴的研究主要集中在改變噴嘴的噴射方向、長度、材質等方面，產生的射流方式還是常規直射流，而對于變直射流為旋轉射流的噴嘴的研究非常少，鉆頭井底流場模擬分析可知，常規直射流時，井底流場中總是存在流速為零的區域，造成巖屑滯留，導致鉆頭重復切削，降低了鉆頭使用壽命，影響了鉆井效率；而旋轉射流噴嘴能夠不斷改變射流方向，使井底產生較強的紊流場，能夠極大的改善井底流場狀態，消除流速為零的區域，進一步提高了清巖的效果，這對于提高鉆井效率具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了進一步提高深井、超深井的鉆井技術水平和油氣資源的開發效果，降低綜合成本，改善井底鉆頭流場，提出一種既具有常規噴嘴的基本功能，又能變常規直射流為旋轉射流，同時還要結構簡單，性能可靠，維護操作方便的旋轉射流噴嘴，這對于提高鉆井效率，提升我國深層油氣藏高效開發的鉆井工藝技術水平，增強國際競爭力具有重要的經濟價值和社會價值。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

旋轉射流噴嘴，包括外殼體，在外殼體內設置有與外殼體旋轉配合的導流裝置，該導流裝置內部流道的中心軸與外殼體中心軸是偏心結構。

上述方案進一步包括：

導流裝置內部流道為螺旋狀。

在外殼體與導流裝置之間還設置有密封裝置和軸承。

本實用新型的旋轉射流噴嘴安裝在鉆頭上，旋轉射流噴嘴的外殼體固定在鉆頭上，當鉆井液進入噴嘴時，鉆井液沿著導流裝置內部的螺旋流道流動，由于導流裝置與外殼體之間旋轉配合，鉆井液壓力就會驅動導流裝置轉動，導流裝置的中心軸與外殼體中心軸是偏心結構，因此鉆井液從噴嘴射出的方向也會隨導流裝置的轉動而發生改變，從而達到了改變井底流場狀態的目的。旋轉射流噴嘴可根據要求安裝一只或多只，現場試驗結果表明，利用旋轉射流噴嘴能夠平均提高鉆井效率26.8%-56.7%，且鉆井質量符合設計標準，實現了低能耗、高效率的鉆井目的，為深層油氣資源的高效開發提供了有力技術支撐。

同時，旋轉射流噴嘴還具有結構設計簡單、性能可靠、操作方便、成本低廉等特點。

附圖說明

圖1是本發明的旋轉射流噴嘴結構示意圖。

圖2是本發明的旋轉射流噴嘴A-A截面示意圖。

圖中：1-外殼體、2-密封裝置、3-導流裝置、4-軸承。

具體實施方式

下面結合附圖來詳細描述本發明。

參照附圖1和附圖2，旋轉射流噴嘴主要由外殼體1、密封裝置2、導流裝置3、軸承4組成。導流裝置3安裝在外殼體1內部，密封裝置2安裝在外殼體1與導流裝置3之間，軸承4安裝在外殼體1與導流裝置3之間。導流裝置3內部流道為螺旋狀。

旋轉射流噴嘴安裝在鉆頭上，當鉆井液進入噴嘴時，鉆井液沿著導流裝置3內部的螺旋流道流動，由于導流裝置3與外殼體1之間安裝軸承4，鉆井液壓力就會驅動導流裝置3轉動，導流裝置3的中心軸與外殼體1中心軸是偏心結構，因此鉆井液從噴嘴射出的方向也會隨導流裝置3的轉動而發生改變，從而達到了改變井底流場狀態的目的。