一種徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，設(shè)置有殼體，殼體與內(nèi)凹式引流板之間通過螺紋進(jìn)行連接，殼體內(nèi)壁加工球形凹槽，水平軸兩端帶有耐磨鋼球并分別卡入殼體內(nèi)壁的球形凹槽內(nèi)；翻轉(zhuǎn)板中空設(shè)置，水平軸穿過中心。本發(fā)明內(nèi)凹式引流板起引流作用，帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)板進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，提高了鉆進(jìn)破巖效率；高壓鉆井液在翻轉(zhuǎn)板的攪動(dòng)作用下形成渦流，提高了破巖速度；隨著翻轉(zhuǎn)板的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)引流擋板下方的鉆井液產(chǎn)生激勵(lì)振蕩的作用，增加了噴嘴出口流體的能量；內(nèi)凹式引流板上部開有凹槽，提高了噴頭的自進(jìn)能力；翻轉(zhuǎn)板采用質(zhì)量不均勻分布的方式，在其轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)噴頭連續(xù)跳動(dòng)，由此減小噴頭與地層之間的摩擦力，提高噴頭的自進(jìn)能力。
【專利說明】
一種徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石油勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓嗔頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油勘探開發(fā)的過程當(dāng)中，高壓水射流破巖技術(shù)是一種高效的破巖手段，得到了廣泛地應(yīng)用和研究，并取得了顯著的成果。水力噴射側(cè)鉆徑向水平井技術(shù)起步于20世紀(jì)末，它可以提高單井油氣產(chǎn)量，降低鉆井成本，特別適合于老油田增產(chǎn)以及開發(fā)低滲透油田、邊際油田、淺油層、稠油層和薄油層，能夠橫向鉆開垂直油藏裂縫，達(dá)到增大油層裸露面積的目的，并可以減少或避免氣錐和水錐現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而可以極大地提高油氣開采的效益，具有極高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和不可估量的戰(zhàn)略意義。水力噴射側(cè)鉆徑向水平井技術(shù)已經(jīng)得到了較快的發(fā)展，但是仍然存在著一系列亟待解決的問題，其主要技術(shù)難點(diǎn)在于(I)噴頭后向噴嘴產(chǎn)生的自進(jìn)力不足，導(dǎo)致噴頭在地層中的延伸能力不強(qiáng)，不能鉆達(dá)預(yù)定位置；(2)噴頭前向噴嘴射流的破巖能量不足，導(dǎo)致噴頭破巖擴(kuò)孔能力差，鉆進(jìn)效率低且不能形成規(guī)則的井眼，不能保證鉆孔的直徑和深度。
[0003]目前，在徑向水平井鉆井技術(shù)中多采用自進(jìn)式高壓噴頭，前向噴嘴的射流方式一般有直射流、旋轉(zhuǎn)射流、直旋混合射流和磨料射流的方式。但受限于噴頭體積和復(fù)雜工況的制約，噴嘴結(jié)構(gòu)不可能設(shè)計(jì)得非常復(fù)雜。所以在后向噴嘴分流的情況下，前向噴嘴的射流沖擊力很難得到有效加強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，旨在解決目前在徑向水平井鉆井技術(shù)中采用自進(jìn)式高壓噴頭存在前向噴嘴的射流沖擊力較弱的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，所述徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭設(shè)置有殼體，所述殼體與內(nèi)凹式引流板之間通過螺紋進(jìn)行連接，殼體內(nèi)壁加工球形凹槽，水平軸兩端帶有耐磨鋼球并分別卡入殼體內(nèi)壁的球形凹槽內(nèi)；翻轉(zhuǎn)板中空設(shè)置，水平軸穿過中心。
[0006]進(jìn)一步，所述殼體上前端面設(shè)置有前向主噴嘴和前向副噴嘴，前向主噴嘴周向均勻布置前向副噴嘴。
[0007]進(jìn)一步，所述前向主噴嘴和前向副噴嘴直徑為3mm?9mm。
[0008]進(jìn)一步，所述前向主噴嘴和前向副噴嘴設(shè)置為5個(gè)，前向主噴嘴I個(gè)，前向副噴嘴4個(gè)。
[0009]進(jìn)一步，所述殼體后部設(shè)置有6?12個(gè)后向噴嘴。
[0010]本發(fā)明提供的徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì):
[0011](I)內(nèi)凹式引流板起引流作用，高壓鉆井液經(jīng)過引流擋板之后，即從其一側(cè)流入噴頭下腔，在水力能量的作用下，帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)板繞水平軸進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，使得前向噴嘴的有效噴射面積隨之作周期性變化，即翻轉(zhuǎn)板處于垂直位置時(shí)其噴射面積最大，處于水平位置時(shí)其噴射面積最小，這樣就形成了脈沖斷續(xù)射流，優(yōu)點(diǎn)是射流的質(zhì)量、沖擊力和有效面積隨著翻板的轉(zhuǎn)動(dòng)作周期性變化，從而具有一個(gè)壓力峰值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)噴嘴有效面積從100 %減小到20 %時(shí)，射流沖擊力提高2倍多，水功率提高3倍多，增加了壓力梯度，從而提高了鉆進(jìn)破巖效率。
[0012](2)高壓鉆井液在翻轉(zhuǎn)板的攪動(dòng)作用下形成渦流，使從噴嘴噴出的流體具有旋轉(zhuǎn)射流的特性，具有較強(qiáng)的擴(kuò)散能力以及卷吸周圍介質(zhì)參與流動(dòng)的能力，能夠形成較大的沖擊面積，在破巖過程中能夠?qū)r石施加正向上的沖擊力和周向上的切削力，從而提高破巖速度。
[0013](3)隨著翻轉(zhuǎn)板的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)引流擋板下方的鉆井液產(chǎn)生激勵(lì)振蕩的作用;在此作用下，流體被夾帶而產(chǎn)生漩渦，誘發(fā)一定頻率的壓力波擾動(dòng)，渦量擾動(dòng)與碰撞壁相互作用，從而增加了噴嘴出口流體的能量。
[0014](4)內(nèi)凹式引流板上部開有凹槽，高壓鉆井液進(jìn)入該凹槽后，產(chǎn)生振蕩回流作用，從而增加后向噴嘴的噴射能量，提高噴頭的自進(jìn)能力。
[0015](5)翻轉(zhuǎn)板采用質(zhì)量不均勻分布的方式，即以翻板的中心軸為界，使翻板兩邊的質(zhì)量大小不一樣，由此在其繞軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)帶動(dòng)噴頭連續(xù)跳動(dòng)，減小噴頭與地層之間的摩擦力，提高噴頭的自進(jìn)能力，擴(kuò)大井眼直徑。
[0016](6)本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單可靠，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)凹式引流板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的水平軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的翻轉(zhuǎn)板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、殼體;2、內(nèi)凹式引流板;3、翻轉(zhuǎn)板;4、耐磨鋼球;5、前向主噴嘴;6、前向副噴嘴;7、后向噴嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明提供了一種新型自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，以實(shí)現(xiàn)高效自進(jìn)連續(xù)破巖，形成一定孔徑且形狀規(guī)則的水平井眼，達(dá)到有效開采油氣資源的目的。
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭主要包括:殼體1、內(nèi)凹式引流板2、翻轉(zhuǎn)板3、耐磨鋼球4、前向主噴嘴5、前向副噴嘴6、后向噴嘴7。
[0026]殼體I與內(nèi)凹式引流板2之間通過螺紋進(jìn)行連接，殼體I內(nèi)壁在適當(dāng)位置加工球形凹槽，水平軸兩端帶有耐磨鋼球并分別卡入殼體I內(nèi)壁的球形凹槽內(nèi)。翻轉(zhuǎn)板3中空設(shè)置，水平軸穿過其中心。殼體I上前端面加工5個(gè)3?9mm的前向噴嘴，其中前向主噴嘴5為中心噴嘴，沿中心噴嘴的周向均勻布置四個(gè)前向副噴嘴6，前向主噴嘴5直徑大于四個(gè)前向副噴嘴6;殼體I后部加工6?12個(gè)后向噴嘴7，前向噴嘴的數(shù)目少于后向噴嘴7。
[0027]本發(fā)明的工作原理:
[0028]在徑向水平井鉆井過程中，高壓鉆井液進(jìn)入殼體內(nèi)部，經(jīng)過內(nèi)凹式引流板的引流作用，即從其一側(cè)流入噴頭下腔，帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)板進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，使得前向噴嘴的有效面積隨之作周期性變化，即翻轉(zhuǎn)板處于垂直位置時(shí)其面積最大，處于水平位置時(shí)其面積最小，這樣就形成了斷續(xù)射流，射流的沖擊力也隨之變化;高壓鉆井液在翻轉(zhuǎn)板的攪動(dòng)作用下形成渦流，使從噴嘴噴出的流體具有旋轉(zhuǎn)射流的特性，這種旋轉(zhuǎn)射流同時(shí)具有周向和徑向上的速度，可以提高破巖效率;隨著翻轉(zhuǎn)板的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)內(nèi)凹式引流板下方的鉆井液產(chǎn)生激勵(lì)振蕩的作用，增加噴嘴出口流體的能量;翻轉(zhuǎn)板采用質(zhì)量不均勻分布的方式，在其轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)噴頭連續(xù)跳動(dòng)，由此減小噴頭與地層之間的摩擦力，提高噴頭的自進(jìn)能力，而且可以擴(kuò)大噴頭活動(dòng)范圍，有利于形成較大直徑的井眼。內(nèi)凹式引流板上部開有凹槽，高壓鉆井液進(jìn)入該凹槽后，產(chǎn)生振蕩回流作用，從而增加后向噴嘴的噴射能量，提高噴頭的自進(jìn)能力；前向噴嘴少于后向噴嘴的數(shù)目，保證產(chǎn)生向前推進(jìn)的合力，確保噴頭順利鉆進(jìn)。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭設(shè)置有殼體，所述殼體與內(nèi)凹式引流板之間通過螺紋進(jìn)行連接，殼體內(nèi)壁加工球形凹槽，水平軸兩端帶有耐磨鋼球并分別卡入殼體內(nèi)壁的球形凹槽內(nèi)；翻轉(zhuǎn)板中空設(shè)置，水平軸穿過中心。2.如權(quán)利要求1所述的徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述殼體上前端面設(shè)置有前向主噴嘴和前向副噴嘴，前向主噴嘴周向均勻布置前向副噴嘴。3.如權(quán)利要求2所述的徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述前向主噴嘴和前向副噴嘴直徑為3mm?9mm。4.如權(quán)利要求2所述的徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述前向主噴嘴和前向副噴嘴設(shè)置為5個(gè)，前向主噴嘴I個(gè)，前向副噴嘴4個(gè)。5.如權(quán)利要求1所述的徑向水平井用自進(jìn)式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述殼體后部設(shè)置有6?12個(gè)后向噴嘴。
【文檔編號(hào)】E21C35/00GK105888660SQ201610209808
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】王國華, 譚軍, 熊繼有, 秦大偉, 鄧麗
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)