本發(fā)明屬于高壓水射流破巖鉆井，尤其涉及一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴。

背景技術(shù)：

1、受地質(zhì)構(gòu)造影響，大部分礦區(qū)煤層滲透率低，煤層瓦斯開采難度大，為了提高煤層透氣性，更加高效的開采煤層瓦斯，利用自激振蕩脈沖水射流鉆頭進(jìn)行，其中雙自激振蕩脈沖多孔射流鉆頭由于使射流在沖擊煤巖時具有成孔效果強(qiáng)、成孔面積大、破巖效率高等特點(diǎn)，符合煤層鉆井的要求，然而傳統(tǒng)的自激振蕩射流鉆頭成孔面積小、效果不強(qiáng)，在鉆井過程中效率不高。

2、高壓水射流破巖是一項(xiàng)利用高速“水箭”沖擊破碎和侵蝕等作用的煤巖破碎技術(shù)，其輔助作用已經(jīng)被證實(shí)可以提高刀具破巖能力，延長刀具使用壽命，但連續(xù)高壓水射流耗水量大會導(dǎo)致煤巖破碎機(jī)械作業(yè)場所產(chǎn)生大面積的積水，造成設(shè)備難以正常工作。常見的連續(xù)水射流輔助破巖僅產(chǎn)生單一的“水錘壓力”，沖擊破巖能力有限，而后續(xù)的“滯止壓力”低難以加劇堅(jiān)硬煤巖內(nèi)部損傷和裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致其未能在堅(jiān)硬煤巖破碎裝備中得到廣泛地應(yīng)用。脈沖射流沖擊破碎煤巖能力遠(yuǎn)強(qiáng)于連續(xù)射流，脈沖射流輔助破巖可以間隙性產(chǎn)生多個“水錘壓力”，多源壓縮應(yīng)力波在煤巖內(nèi)部疊加、反射等作用造成煤巖體積破碎和疲勞破壞。

3、因此，需要設(shè)計(jì)一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，以解決上述問題，達(dá)到提高成孔面積和破巖效率的目的。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，包括

3、水射流輸入段，一端為輸入端，另一端為輸出端，高壓水由輸入端進(jìn)入所述水射流輸入段；

4、自激振蕩腔段，與所述水射流輸入段可拆卸連接，所述自激振蕩腔段一端設(shè)置有第一自激振蕩部，所述第一自激振蕩部與所述水射流輸入段的輸出端連通，所述第一自激振蕩部用于對高壓水進(jìn)行第一次自激振蕩，所述自激振蕩腔段另一端設(shè)置有第二自激振蕩部，所述第二自激振蕩部與所述第一自激振蕩部連通，所述第二自激振蕩部用于對第一次自激振蕩后的高壓水進(jìn)行第二次自激振蕩；

5、水射流輸出段，與所述自激振蕩腔段可拆卸連接，所述水射流輸出段一端設(shè)置有第三自激振蕩部，所述第三自激振蕩部與所述第二自激振蕩部連通，所述第三自激振蕩部和所述第二自激振蕩部共同對高壓水進(jìn)行第二次自激振蕩，所述水射流輸出段另一端設(shè)置有多孔射流部，所述多孔射流部與所述第三自激振蕩部連通。

6、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述第一自激振蕩部包括第一自激振蕩空腔，所述第一自激振蕩空腔開設(shè)在所述自激振蕩腔段與所述水射流輸入段連接的一端內(nèi)部，所述第一自激振蕩空腔一端與所述水射流輸入段連通，所述第一自激振蕩空腔另一端內(nèi)壁設(shè)置為傾斜狀態(tài)且中心高邊緣低，所述第一自激振蕩空腔另一端連通有流體管道一端，所述流體管道另一端與所述第二自激振蕩部連通。

7、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述第二自激振蕩部包括第二自激振蕩空腔，所述第二自激振蕩空腔開設(shè)在所述自激振蕩腔段與所述水射流輸出段連接的一端內(nèi)部，所述第二自激振蕩空腔一端與所述流體管道連通，所述第二自激振蕩空腔另一端與所述水射流輸出段連通。

8、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述第三自激振蕩部包括第三自激振蕩空腔，所述第三自激振蕩空腔開設(shè)在所述水射流輸出段與所述自激振蕩腔段連接的一端，所述第三自激振蕩空腔一端與所述第二自激振蕩空腔連通，所述第三自激振蕩空腔另一端與所述多孔射流部連通。

9、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述多孔射流部包括一個中心孔和若干射流孔，若干所述射流孔周向等間隔設(shè)置在所述中心孔外側(cè)，所述中心孔與所述第三自激振蕩空腔中心連通，若干所述射流孔與所述第三自激振蕩空腔外緣連通。

10、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述水射流輸入段內(nèi)部同軸開設(shè)有流體通道，所述流體通道與所述第一自激振蕩空腔連通。

11、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述第一自激振蕩空腔靠近所述水射流輸入段的一端為第一入射口，所述第二自激振蕩空腔靠近所述流體管道的一端為第二入射口，另一端為第二出射口，所述第一入射口與所述第二入射口的直徑比、所述第二入射口與所述第二出射口的直徑比、所述第一入射口與所述第二出射口的直徑比均為1.2-1.4，所述第一入射口與所述第二入射口的長度比、所述第二入射口與所述第二出射口的長度比、所述第一入射口與所述第二出射口的長度比均為1.6-1.8。

12、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述第一自激振蕩空腔與所述第二自激振蕩空腔的腔徑比為0.3-0.4。

13、基于本發(fā)明的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，所述第一自激振蕩空腔與所述第二自激振蕩空腔的碰撞角均為50°-70°。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

15、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、尺寸較小、可維護(hù)性強(qiáng)、成孔效果強(qiáng)、成孔面積大、破巖效率高。有很小的轉(zhuǎn)彎半徑，更好地適用于徑向鉆井；雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴加大了有效鉆進(jìn)面，獲得較好的鉆進(jìn)效果。

技術(shù)特征：

1.一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，包括

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述第一自激振蕩部包括第一自激振蕩空腔(2b)，所述第一自激振蕩空腔(2b)開設(shè)在所述自激振蕩腔段(2)與所述水射流輸入段(1)連接的一端內(nèi)部，所述第一自激振蕩空腔(2b)一端與所述水射流輸入段(1)連通，所述第一自激振蕩空腔(2b)另一端內(nèi)壁設(shè)置為傾斜狀態(tài)且中心高邊緣低，所述第一自激振蕩空腔(2b)另一端連通有流體管道(2c)一端，所述流體管道(2c)另一端與所述第二自激振蕩部連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述第二自激振蕩部包括第二自激振蕩空腔(2d)，所述第二自激振蕩空腔(2d)開設(shè)在所述自激振蕩腔段(2)與所述水射流輸出段(3)連接的一端內(nèi)部，所述第二自激振蕩空腔(2d)一端與所述流體管道(2c)連通，所述第二自激振蕩空腔(2d)另一端與所述水射流輸出段(3)連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述第三自激振蕩部包括第三自激振蕩空腔(3b)，所述第三自激振蕩空腔(3b)開設(shè)在所述水射流輸出段(3)與所述自激振蕩腔段(2)連接的一端，所述第三自激振蕩空腔(3b)一端與所述第二自激振蕩空腔(2d)連通，所述第三自激振蕩空腔(3b)另一端與所述多孔射流部連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述多孔射流部包括一個中心孔(3c)和若干射流孔(3d)，若干所述射流孔(3d)周向等間隔設(shè)置在所述中心孔(3c)外側(cè)，所述中心孔(3c)與所述第三自激振蕩空腔(3b)中心連通，若干所述射流孔(3d)與所述第三自激振蕩空腔(3b)外緣連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述水射流輸入段(1)內(nèi)部同軸開設(shè)有流體通道(1c)，所述流體通道(1c)與所述第一自激振蕩空腔(2b)連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述第一自激振蕩空腔(2b)靠近所述水射流輸入段(1)的一端為第一入射口，所述第二自激振蕩空腔(2d)靠近所述流體管道(2c)的一端為第二入射口，另一端為第二出射口，所述第一入射口與所述第二入射口的直徑比、所述第二入射口與所述第二出射口的直徑比、所述第一入射口與所述第二出射口的直徑比均為1.2-1.4，所述第一入射口與所述第二入射口的長度比、所述第二入射口與所述第二出射口的長度比、所述第一入射口與所述第二出射口的長度比均為1.6-1.8。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述第一自激振蕩空腔(2b)與所述第二自激振蕩空腔(2d)的腔徑比為0.3-0.4。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，其特征在于，所述第一自激振蕩空腔(2b)與所述第二自激振蕩空腔(2d)的碰撞角均為50°-70°。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于高壓水射流破巖鉆井技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙自激振蕩脈沖多孔水射流噴嘴，包括水射流輸入段，一端為輸入端，另一端為輸出端；自激振蕩腔段，與水射流輸入段可拆卸連接，自激振蕩腔段一端設(shè)置有第一自激振蕩部，第一自激振蕩部用于對高壓水進(jìn)行第一次自激振蕩，自激振蕩腔段另一端設(shè)置有第二自激振蕩部，第二自激振蕩部用于對第一次自激振蕩后的高壓水進(jìn)行第二次自激振蕩；水射流輸出段，與自激振蕩腔段可拆卸連接，水射流輸出段一端設(shè)置有第三自激振蕩部，第三自激振蕩部和第二自激振蕩部共同對高壓水進(jìn)行第二次自激振蕩，水射流輸出段另一端設(shè)置有多孔射流部，多孔射流部與第三自激振蕩部連通。

技術(shù)研發(fā)人員：杜鵬,沈前超,彭釗,謝兆燁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6