專利名稱：用于鉆探鉆頭的三角形噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種地層鉆探工具元件，尤其是用于鉆探鉆頭的噴嘴。
技術(shù)背景
高壓射流輔助鉆井技術(shù)可以大幅度提高鉆井速度，目前所使用的石油鉆井用普通 噴嘴，都是圓形噴嘴，這些噴嘴雖然在一定程度上提高了鉆井速度，但由于其壓力分 布，壓力衰減，作用面積等因素的限制，很難進一步大幅度提高鉆井速度。近年來國 內(nèi)外研究人員研制了許多新型噴嘴，主要有①自振脈沖射流噴嘴，這種噴嘴能大幅 度提高鉆井速度，但是它產(chǎn)生很強的壓力波動，進而使鉆頭產(chǎn)生強烈的震動，影響鉆 頭使用壽命，強烈的壓力波動對泥漿泵的壽命影響也很大，所以這種噴嘴的應(yīng)用受限。 ②空化脈沖射流噴嘴，這種噴嘴實現(xiàn)了空化射流鉆井，增強了鉆頭的破巖能力，但是 與脈沖射流相似，也會產(chǎn)生很強的壓力波動，再加上空化效應(yīng)的影響，其壽命很難保 證，特別是不能應(yīng)用于金剛石鉆頭。③雙射流噴嘴，這種噴嘴在普通噴嘴的內(nèi)部增加 了一個芯子，流出噴嘴的射流呈現(xiàn)出兩種狀態(tài)，目前大多是外部是旋轉(zhuǎn)射流，中心是 普通射流，這兩種射流形成組合射流，能大幅度提高射流破巖鉆孔效率，但是由于材 料和加工等問題，其使用壽命短，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，所以很難大范圍應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是要提供一種三角形噴嘴，用于地層鉆探鉆頭。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，噴嘴前部出口端的流道為三角形孔，后段為普
通的圓形流道。三角形的形狀是頂角為30° 80°的等腰三角形或者角度范圍在20 ° 80°之間的任意三角形，三角形段流道的長度為三角形段當(dāng)量直徑的0.2 6倍， 圓形段的長度為三角形段當(dāng)量直徑的0. 2 20倍，出口端的當(dāng)量直徑為入口段直徑的 0.05 0.74,三角形的當(dāng)量直徑為2 21mm,圓形流道與三角形流道之間的過渡段采 用圓球過渡、拋物線過渡、直線過渡或樣條曲線過渡。
試驗表明，三角形噴嘴在較低的工作壓力下，仍可達到與圓形噴嘴相同的霧化程 度，從而降低了系統(tǒng)的能耗，因而與普通噴嘴相比，三角噴嘴射流可以大幅度提高射
流在井底的工作效率，提高鉆頭進尺、鉆并速度和使用壽命。

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圖1是依據(jù)本實用新型所提供的三角形噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是依據(jù)本實用新型所提供的三角形噴嘴出口端的平面示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例來詳細(xì)描述本實用新型的具體結(jié)構(gòu)。
實施例l，如圖1所示，三角形噴嘴的流道由兩部分組成，入口處和內(nèi)部流道l 為圓形，出口端2為三角形，圓形段的長度為三角形段當(dāng)量直徑的9倍，三角形段的 長度為三角形段當(dāng)量直徑的1.2倍，本實施例設(shè)計的三角形為正三角形，如圖2，出 口處的三角形當(dāng)量直徑為13.8mm，是入口直徑的0.48。
實施例2，三角形噴嘴的流道由兩部分組成，如圖l,入口處和內(nèi)部流道l為圓 形，出口端2為三角形，圓形段的長度為三角形段當(dāng)量直徑的9倍，三角形段的長度 為三角形段當(dāng)量直徑的1.2倍，本實施例設(shè)計的三角形為頂角等于80°的等腰三角 形，出口處的三角形當(dāng)量直徑為13.8mm，是入口直徑的0.48。
實施例3，三角形噴嘴的流道由兩部分組成，如圖l,入口處和內(nèi)部流道l為圓 形，出口端2為三角形，圓形段的長度為三角形段當(dāng)量直徑的9倍，三角形段的長度 為三角形段當(dāng)量直徑的1.2倍，本實施例設(shè)計的三角形為其中兩個角分別等于3(T 、 80°的任意三角形，出口處的三角形當(dāng)量直徑為13.8瞧，是入口直徑的0.48。
經(jīng)室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)在高壓條件下，流出三角噴嘴的射流壓力分布與普通噴嘴完全不 同，在進行巖石破碎實驗時發(fā)現(xiàn)射流對巖石的作用效果比普通射流提高15%以上，而 且作用面積比普通射流提高30 50%。同樣條件下，安裝了依據(jù)本實用新型所提供的 三角形噴嘴的鉆頭的進尺可提高20%,鉆井效率提高15%，鉆頭壽命提高10%左右， 經(jīng)濟效益顯著。該噴嘴可安裝于金剛石鉆頭、牙輪鉆頭等鉆探鉆頭上。
權(quán)利要求1.一種三角形噴嘴，入口處和內(nèi)部流道為圓形流道，其特征是噴嘴出口端的流道為三角形孔，三角形的形狀是頂角為30°～80°的等腰三角形或者角度范圍在20°～80°之間的任意三角形，三角形段流道的長度為三角形當(dāng)量直徑的0.2～6倍，圓形段的長度為三角形當(dāng)量直徑的0.2～20倍，出口端的三角形當(dāng)量直徑為入口段直徑的0.05～0.74，三角形的當(dāng)量直徑為2～21mm。
2. 依據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形噴嘴，其特征是所說的三角形為正三角形，三 角形的當(dāng)量直徑為13. 8mm，是入口段直徑的0. 48。
3. 依據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形噴嘴，其特征是所說的三角形為頂角等于80° 的等腰三角形，三角形的當(dāng)量直徑為13.8mm，是入口段直徑的0.48。
4. 依據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形噴嘴，其特征是所說的三角形為其中兩個角分 別等于30° 、80°的任意三角形，三角形的當(dāng)量直徑為13.8mm，是入口段直徑的0.48。
5. 依據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形噴嘴，其特征是圓形流道與三角形流道之間的 過渡段采用圓球過渡或拋物線過渡或直線過渡或樣條曲線過渡。
專利摘要本實用新型提供了一種三角形噴嘴，噴嘴前部出口端的流道為三角形孔，后段為普通的圓形流道。三角形的形狀是頂角可為正三角形、等腰三角形或者任意銳角三角形，三角形段流道的長度為三角形段當(dāng)量直徑的0.2～6倍，出口端的當(dāng)量直徑為入口段直徑的0.05～0.74。該噴嘴可安裝于金剛石鉆頭、牙輪鉆頭等鉆探鉆頭上，可提高鉆頭的進尺20％，提高鉆井效率15％，提高鉆頭壽命10％左右，經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號E21B10/61GK201013246SQ20072001844
公開日2008年1月30日 申請日期2007年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日
發(fā)明者徐依吉, 梁宗輝, 馬永乾 申請人:中國石油大學(xué)(華東)