一種徑向水平井用自進式斷續(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式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，設置有殼體，殼體與內(nèi)凹式引流板之間通過螺紋進行連接，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，帶動翻轉(zhuǎn)板進行周期性轉(zhuǎn)動，提高了鉆進破巖效率；高壓鉆井液在翻轉(zhuǎn)板的攪動作用下形成渦流，提高了破巖速度；隨著翻轉(zhuǎn)板的轉(zhuǎn)動，對引流擋板下方的鉆井液產(chǎn)生激勵振蕩的作用，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，提高了噴頭的自進能力；翻轉(zhuǎn)板采用質(zhì)量不均勻分布的方式，在其轉(zhuǎn)動的同時帶動噴頭連續(xù)跳動，由此減小噴頭與地層之間的摩擦力，提高噴頭的自進能力。
【專利說明】
一種徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于石油勘探技術領域，尤其涉及一種徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓嗔頭。
【背景技術】
[0002]在石油勘探開發(fā)的過程當中，高壓水射流破巖技術是一種高效的破巖手段，得到了廣泛地應用和研究，并取得了顯著的成果。水力噴射側(cè)鉆徑向水平井技術起步于20世紀末，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，具有極高的社會經(jīng)濟價值和不可估量的戰(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，其主要技術難點在于(I)噴頭后向噴嘴產(chǎn)生的自進力不足，導致噴頭在地層中的延伸能力不強，不能鉆達預定位置；(2)噴頭前向噴嘴射流的破巖能量不足，導致噴頭破巖擴孔能力差，鉆進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中多采用自進式高壓噴頭，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雜工況的制約，噴嘴結(jié)構(gòu)不可能設計得非常復雜。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。

【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中采用自進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)明是這樣實現(xiàn)的，一種徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，所述徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭設置有殼體，所述殼體與內(nèi)凹式引流板之間通過螺紋進行連接，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)板中空設置，水平軸穿過中心。
[0006]進一步，所述殼體上前端面設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]進一步，所述前向主噴嘴和前向副噴嘴直徑為3mm?9mm。
[0008]進一步，所述前向主噴嘴和前向副噴嘴設置為5個，前向主噴嘴I個，前向副噴嘴4個。
[0009]進一步，所述殼體后部設置有6?12個后向噴嘴。
[0010]本發(fā)明提供的徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)勢:
[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，帶動翻轉(zhuǎn)板繞水平軸進行周期性轉(zhuǎn)動，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)板處于垂直位置時其噴射面積最大，處于水平位置時其噴射面積最小，這樣就形成了脈沖斷續(xù)射流，優(yōu)點是射流的質(zhì)量、沖擊力和有效面積隨著翻板的轉(zhuǎn)動作周期性變化，從而具有一個壓力峰值。實驗結(jié)果表明，當噴嘴有效面積從100 %減小到20 %時，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，從而提高了鉆進破巖效率。
[0012](2)高壓鉆井液在翻轉(zhuǎn)板的攪動作用下形成渦流，使從噴嘴噴出的流體具有旋轉(zhuǎn)射流的特性，具有較強的擴散能力以及卷吸周圍介質(zhì)參與流動的能力，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，對引流擋板下方的鉆井液產(chǎn)生激勵振蕩的作用;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，渦量擾動與碰撞壁相互作用，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)的同時帶動噴頭連續(xù)跳動，減小噴頭與地層之間的摩擦力，提高噴頭的自進能力，擴大井眼直徑。
[0016](6)本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對簡單可靠，應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例提供的徑向水平井用自進式斷續(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)明實施例提供的水平軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明實施例提供的翻轉(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。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實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式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，以實現(xiàn)高效自進連續(xù)破巖，形成一定孔徑且形狀規(guī)則的水平井眼，達到有效開采油氣資源的目的。
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細的描述。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明實施例的徑向水平井用自進式斷續(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之間通過螺紋進行連接，殼體I內(nèi)壁在適當位置加工球形凹槽，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中空設置，水平軸穿過其中心。殼體I上前端面加工5個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前向副噴嘴6，前向主噴嘴5直徑大于四個前向副噴嘴6;殼體I后部加工6?12個后向噴嘴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，帶動翻轉(zhuǎn)板進行周期性轉(zhuǎn)動，使得前向噴嘴的有效面積隨之作周期性變化，即翻轉(zhuǎn)板處于垂直位置時其面積最大，處于水平位置時其面積最小，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，對內(nèi)凹式引流板下方的鉆井液產(chǎn)生激勵振蕩的作用，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)動的同時帶動噴頭連續(xù)跳動，由此減小噴頭與地層之間的摩擦力，提高噴頭的自進能力，而且可以擴大噴頭活動范圍，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)生向前推進的合力，確保噴頭順利鉆進。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭設置有殼體，所述殼體與內(nèi)凹式引流板之間通過螺紋進行連接，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)板中空設置，水平軸穿過中心。2.如權利要求1所述的徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述殼體上前端面設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.如權利要求2所述的徑向水平井用自進式斷續(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.如權利要求2所述的徑向水平井用自進式斷續(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置為5個，前向主噴嘴I個，前向副噴嘴4個。5.如權利要求1所述的徑向水平井用自進式斷續(xù)脈沖高壓噴頭，其特征在于，所述殼體后部設置有6?12個后向噴嘴。
【文檔編號】E21C35/00GK105888660SQ201610209808
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】王國華, 譚軍, 熊繼有, 秦大偉, 鄧麗
【申請人】西南石油大學