[發(fā)明專利]一種用于高壓施力破巖的脈沖噴射探針

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110466801.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113107366B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)梁柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B7/18
• 分類號(hào): E21B7/18
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 朱燕鷗

本發(fā)明涉及一種用于高壓施力破巖的脈沖噴射探針，包括：管道；增速機(jī)構(gòu)，所述增速機(jī)構(gòu)包括至少一組渦輪機(jī)構(gòu)、連接器、單向閥，至少一組所述渦輪機(jī)構(gòu)的一端與所述管道轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與所述單向閥之間通過(guò)所述連接器固定連接，所述單向閥用于鉆井液的單向流通；增壓機(jī)構(gòu)，所述增壓機(jī)構(gòu)包括活塞套、噴射頭、活塞、彈簧以及彈簧固定器，所述活塞套的側(cè)壁上形成有第一液流通道，所述噴射頭內(nèi)形成有增壓腔，所述噴射頭的側(cè)壁上形成有第二液流通道，所述活塞套轉(zhuǎn)動(dòng)一周，所述第一液流通道與所述第二液流通道對(duì)齊連通一次；所述活塞、彈簧以及彈簧固定器用于憋壓形成高壓射流，所述噴射探針能夠提高鉆井水力的利用率，提高鉆井的效率，降低破巖的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆進(jìn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓施力破巖的脈沖噴射探針。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)油氣勘探開(kāi)發(fā)向深部地層發(fā)展，深井超深井逐漸增多，其鉆井速度低、成本高、周期長(zhǎng)的問(wèn)題顯得異常突出，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了深層油田的開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)外眾多研究表明，在深井鉆井過(guò)程中，井筒內(nèi)鉆井液液柱施加的圍壓增加是降低常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井速度的主要原因之一。另外，隨著井深的增加，沿程水力損耗也隨之增大，在地面機(jī)泵功率不變的條件下，井底鉆頭可用水馬力急劇下降，水力破巖、清巖的能力隨之減弱，在很多情況下由于巖屑不能及時(shí)清除而導(dǎo)致重復(fù)切削破碎，甚至鉆頭泥包，產(chǎn)生壓持效應(yīng)，所有這些都是造成鉆井速度下降的重要原因。因此，盡可能地提高井底水力能量利用效率，進(jìn)而提高鉆井機(jī)械鉆速是國(guó)內(nèi)外鉆井工程界一直在努力探索、力求解決的問(wèn)題。

炸藥破碎巖石的方法以其效率高、應(yīng)用靈活在采礦、水利和巖土等工程中得以廣泛的應(yīng)用。但是，這一方法在爆破巖石的同時(shí)對(duì)周圍的環(huán)境造成不利影響，對(duì)人員和設(shè)備的安全也構(gòu)成潛在的威脅。爆破地震和爆破沖擊波的破壞，有毒氣體和爆破噪聲的污染以及炸藥貯存運(yùn)輸和填裝起爆的事故時(shí)有發(fā)生。防震、防噪聲、通風(fēng)排煙等一系列的安全措施耗費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力。針對(duì)爆破破碎巖石的弊端，近二、三十年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展起來(lái)的無(wú)爆破破巖技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。國(guó)外試驗(yàn)表明在某些工程領(lǐng)域中該項(xiàng)技術(shù)可以部分或全部地代替炸藥破碎巖石。隨著無(wú)爆破破巖技術(shù)的發(fā)展和完善必將給采礦工程、井巷掘進(jìn)等需破碎巖石的工程領(lǐng)域帶來(lái)深刻的變革。當(dāng)前，無(wú)爆破破巖技術(shù)已派生出利用多種破巖機(jī)理的技術(shù)分支。主要有以下幾個(gè)方面：火焰切割破巖技術(shù)、電能熱力破巖技術(shù)、劈裂機(jī)破巖技術(shù)以及高壓水射流破巖技術(shù)等。這些技術(shù)雖然在某些領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，在采礦工程和井巷掘進(jìn)的主要破巖作業(yè)中還沒(méi)有得到大范圍的應(yīng)用。主要是由于生產(chǎn)能力低，技術(shù)要求高以及設(shè)備和作業(yè)成本高等原因所至。

鑒于上述原因，一種在高壓水射流基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高壓水力脈沖破巖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)是將高壓水力脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的瞬間高壓射流噴入預(yù)先鑿好的鉆孔中，利用脈沖射流釋放出的瞬間高壓破碎巖石，大大地提高了破碎巖石的能力。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種用于高壓施力破巖的脈沖噴射探針，以解決現(xiàn)有的巖石破碎所存在的技術(shù)要求及較高，成本較高以及現(xiàn)有的鉆井過(guò)程中井底水力能量利用率不高的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種用于高壓施力破巖的脈沖噴射探針，包括：

管道；

增速機(jī)構(gòu)，所述增速機(jī)構(gòu)包括增速器、連接器、單向閥，所述增速器的一端與所述管道轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與所述單向閥之間通過(guò)所述連接器固定連接，所述單向閥用于鉆井液的單向流通；

增壓機(jī)構(gòu)，所述增壓機(jī)構(gòu)包括活塞套、噴射頭、活塞、彈簧以及彈簧固定器，所述活塞套的側(cè)壁上形成有第一液流通道，所述活塞套的一端與所述單向閥之間固定連接；

所述噴射頭內(nèi)形成有增壓腔，所述增壓腔貫穿所述噴射頭的底部，所述噴射頭的側(cè)壁上形成有第二液流通道，所述第二液流通道貫穿所述噴射頭的外壁，所述活塞套轉(zhuǎn)動(dòng)一周，所述第一液流通道與所述第二液流通道對(duì)齊連通一次，所述增壓腔內(nèi)開(kāi)設(shè)有環(huán)形的凹槽，所述凹槽內(nèi)固定有軸承，所述噴射頭與所述單向閥之間通過(guò)所述軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接；