專利名稱：用于牙輪鉆頭的長彎形噴管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型的用于牙輪鉆頭的長彎形噴管，它是屬于對現(xiàn)有的牙輪鉆頭的加長噴管的改進。它主要是通過使加長噴管具有一定向內(nèi)的彎曲度和優(yōu)化合理的流道設計，使得射流的沖擊點和牙輪鉆頭牙齒與巖石的接觸點有一個合理的距離，從而克服井底的“壓持效應”。該實用新型主要是由導流管、彎管及噴嘴等組成。
在鉆井工程中所使用的各種牙輪鉆頭噴嘴均安裝在鉆頭的基體上，其噴嘴出口距井底較遠，一般在110～140毫米之間，從而使得洗井液射流在到達井底之前需要經(jīng)過較長的路程，大量的水功率在沿途損失，使到達井底的水功率很低。另外，由于牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)特點，也決定了噴嘴需以10～13°的外傾角安裝在鉆頭上，這樣就導致有部分射流要沖擊到井底的外圈上，部分射流要沖擊到近井底的井壁上，這不僅不利于穩(wěn)定井壁和集中水力能量破巖，也不利于整個井底的巖屑的清除，尤其是井底中心區(qū)域的巖屑更難清除，嚴重地影響了鉆進速度的提高。目前，盡管在牙輪鉆頭上使用了加長噴管，可大大地縮短噴距、提高井底的水功率，但噴嘴的不可換性，限制了使用的方便；同時，由于加長噴管仍保持一定程度的外傾角，使射流無法與牙齒聯(lián)合破巖，也不能從根本上改善井底的清洗條件，另外使用長而薄的硬質(zhì)合金內(nèi)襯套，在噴管受到較大彎距時，易發(fā)生碎裂，縮短了噴管的實際使用壽命。
本實用新型的目的就在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種新型的用于牙輪鉆頭的長彎形噴管。它是通過向內(nèi)彎曲的加長噴管，既可將射流由原來向外一定角度的導引轉(zhuǎn)變成向內(nèi)一定角度的導引，又可使射流沖擊點和鉆頭牙齒與巖石的接觸點有一個合理的距離，以產(chǎn)生水力—機械聯(lián)合破巖的作用。該實用新型的主要結(jié)構(gòu)是由導流管、彎管及導流噴嘴構(gòu)成，其主要的技術(shù)特征在于導流管、彎管及導流噴嘴是依次串聯(lián)而成。
附圖
即為本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖的圖面說明如下1---導流管2---鉆頭基體3---內(nèi)表面4---彎管
5---密封圈6---噴嘴7---卡簧8---牙輪為了更好地實現(xiàn)本實用新型的上述目的，本實用新型的設計者將導流管(1)設計成為直圓管形狀，其彎管(4)則設計成其縱向軸線具有一定彎曲度的圓管，并使導流管(1)與彎管(4)為一體，然后將其噴嘴(6)用卡簧(7)和密封圈(5)固定在彎管(4)的一端。
下面將結(jié)合附圖和實施例來詳敘本實用新型的結(jié)構(gòu)特點在實際設計和制造當中，本實用新型的設計者是用高強度的合金鋼材料來制造該長彎形噴管，即采用機械加工的方法將合金鋼加工成所要求的變截面的直圓管，再根據(jù)設計要求加工出不同尺寸的內(nèi)孔段及密封槽和卡簧槽，然后再用成熟的彎管技術(shù)和模具在保證內(nèi)孔變形要求的前提下，將直圓管彎成設計的彎曲狀，最后對其內(nèi)表面及端面進行碳氮共滲或進行等離子噴涂，使其到達設計的硬度要求。利用卡簧和密封圈將常規(guī)牙輪鉆頭的標準噴嘴固定在彎管的下端。這樣，就可使得本長彎形噴管具有較大尺寸的流道，從而降低了流速，減少了對內(nèi)壁的沖蝕現(xiàn)象。彎管下端所安裝的牙輪鉆頭用的標準噴嘴可根據(jù)要求隨意更換。本實用新型也可采用硬質(zhì)材料整體成型的方法，不使用合金鋼外套，如采用硬質(zhì)合金注射成型或金屬陶瓷澆鑄、燒結(jié)成型，并保證一定的壁厚。
在實際使用當中，操作者將原來牙輪鉆頭的噴嘴從水眼中取出，再將本實用新型的長彎形噴管的上端插入水眼中，并按設計的彎曲方向要求將長彎形噴管焊接在牙輪鉆頭上，可根據(jù)實際要求焊接1～2只。由于本實用新型是在大量的試驗和理論分析、計算的基礎上，根據(jù)鉆頭井底流場及清巖的要求，針對現(xiàn)有牙輪鉆頭和加長噴管的不足而設計和制造的，其目的是提高鉆井的速度和效益。另一方面，優(yōu)化合理的結(jié)構(gòu)設計，強化了對鉆頭牙齒的清洗，同時由于噴管向內(nèi)彎曲，使得牙輪鉆頭在采用一支或兩支長彎形噴管時，射流在井底形成定向流動的良好流場，并有效地克服了井底的“壓持效應”，可大大地改善井底清洗效果，提高鉆進速度。試驗結(jié)果表面牙輪鉆頭采用本實用新型的長彎形噴管，可使鉆進速度提高50％以上，尤其在深井的鉆進中，克服“壓持效應”明顯，鉆速提高顯著，并使其使用壽命與鉆頭的壽命達到同步。
權(quán)利要求1.用于牙輪鉆頭的長彎形噴管，它是由導流管(1)、彎管(4)及噴嘴(6)構(gòu)成，其特征在于導流管(1)、彎管(4)及噴嘴(6)是依次串聯(lián)而成，并在其各部件的內(nèi)壁進行表面硬化處理，形成內(nèi)表面(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于牙輪鉆頭的長彎形噴管，其特征在于導流管(1)為直圓管，彎管(4)是其縱向軸線具有一定彎曲度的圓管，導流管(1)與彎管(4)為一體，其噴嘴(6)則是用卡簧(7)和密封圈(5)固定在彎管(4)的一端。
專利摘要一種新型的用于牙輪鉆頭的長彎形噴管，它是屬于對現(xiàn)有的牙輪鉆頭的加長噴管的改進。它主要是通過使加長噴管具有一定向內(nèi)的彎曲度和優(yōu)化合理的流道設計，使得射流的沖擊點和牙輪鉆頭牙齒與巖石的接觸點有一個合理的距離，從而達到與機械聯(lián)合破巖的目的；向內(nèi)傾斜的射流在井底形成合理流場，克服了井底的“壓持效應”；該實用新型主要是由導流管、彎管及噴嘴等組成。
文檔編號E21B10/18GK2245113SQ9520159
公開日1997年1月15日 申請日期1995年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月9日
發(fā)明者王瑞和, 沈忠厚, 朱國新 申請人:石油大學(華東)