專利名稱：自激振蕩腔鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶自激振蕩腔的鉆頭，適用于石油天然氣井或其它目的鉆井用的小尺寸鉆頭，屬于鉆井器具。
目前，國(guó)內(nèi)外常用小尺寸鉆頭種類較多，主要有三牙輪鉆頭、雙牙輪鉆頭、單牙輪鉆頭、PDC鉆頭、金剛石鉆頭等，它們的鉆頭內(nèi)腔僅是作為鉆井液的普通流道，沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的水力設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)及內(nèi)腔均十分粗糙，鉆頭在井下工作時(shí)內(nèi)腔將產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦漩，造成水力能量損耗，亦沖蝕鉆頭內(nèi)壁。
本實(shí)用新型之目的在于克服上述不足之處，設(shè)計(jì)一種既能消除原有內(nèi)腔渦漩所造成的水力能量損失及其對(duì)內(nèi)腔的沖蝕，提高鉆頭水力能量利用率，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，又能產(chǎn)生脈沖射流的自激振蕩腔鉆頭。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種自激振蕩腔鉆頭的振蕩腔，主要由上部流線型入口流道(1)、上噴嘴(2)、振蕩腔(3)、下噴嘴座(4)及下噴嘴(5)所組成。其特征是上噴嘴(2)對(duì)于定型鉆頭是固定的，其直徑為d1，也可以設(shè)計(jì)為可更換式園柱形噴嘴；振蕩腔(3)內(nèi)壁為多曲面；下噴嘴座(4)為多曲面截體；下噴嘴(5)是可更換式園柱形噴嘴，其出口直徑為d2。d1與d2可根據(jù)機(jī)泵條件、水力參數(shù)等選擇組合。
本實(shí)用新型在不改變各類小尺寸鉆頭的外部結(jié)構(gòu)、尺寸、強(qiáng)度設(shè)計(jì)和安全使用的前提下，進(jìn)行給定尺寸的小尺寸鉆頭自激振蕩腔的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。只采用一個(gè)中心噴嘴，而且處于最佳噴距范圍，因而水力能量集中，噴嘴射流清洗井底和輔助破巖的效果更好。噴嘴采用可更換式常規(guī)噴嘴，可根據(jù)使用條件選擇組配，有利于擴(kuò)大小尺寸鉆頭的使用范圍。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.由于采用了流線型入口流道和自激振蕩內(nèi)腔的優(yōu)化設(shè)計(jì)，消除了鉆頭內(nèi)腔渦漩所造成的水力能量損失及其對(duì)內(nèi)腔的沖蝕，提高了鉆頭水力能量利用率和鉆頭使用壽命；2.鉆頭噴嘴出口產(chǎn)生具有很高瞬時(shí)沖擊力的脈沖射流，改善了鉆頭的水力系統(tǒng)及其井底流場(chǎng)特性，可以顯著提高小尺寸鉆頭的鉆速和鉆頭進(jìn)尺，降低鉆井成本。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明


圖1是自激振蕩腔鉆頭的腔內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是小尺寸PDC鉆頭實(shí)施示意圖。
圖3是小尺寸單牙輪鉆頭實(shí)施示意圖。
在上述圖中，1.流線型內(nèi)腔入口流道；2.上噴嘴；3.振蕩腔；4.下噴嘴座；5.下噴嘴；6.鉆頭聯(lián)接絲扣；7.鉆頭體；8.軸頸；9.牙輪；10.牙齒。
附圖2中，流線型內(nèi)腔入口流道1的上段為與外部聯(lián)接絲扣長(zhǎng)度和斜率相同的斜直線；中間為一園柱形整流段；其下段流道母線為流線型，并與上噴嘴2聯(lián)接。振蕩腔3內(nèi)壁流道為高次拋物線組成的多曲面體，振蕩腔3的上部與有流線型的入口流道1和園柱形上噴嘴2聯(lián)接；下部與多曲面截體的下噴嘴座4相聯(lián)接。下噴嘴座4為115°～125°的多曲面截體，各曲線段之間均以園弧線聯(lián)接。
附圖3中，在原單牙輪鉆頭鉆頭體7內(nèi)的入口流道1的下段設(shè)計(jì)為流線型入口和一園柱形上噴嘴2聯(lián)接，流線型段和園柱段之間以園弧相聯(lián)。在軸頸8內(nèi)的流道母線設(shè)計(jì)為高次拋物線組成的多曲面體振蕩腔3，振蕩腔3與上噴嘴2和下噴嘴座4之間均以園弧相聯(lián)接。下噴嘴座4為115°～125°的多曲面截體。
權(quán)利要求1.一種自激振蕩腔鉆頭，其振蕩腔是由上部流線型入口流道(1)、上噴嘴(2)、振蕩腔(3)、下噴嘴座(4)及下噴嘴(5)所組成，其特征是上噴嘴(2)對(duì)于定型鉆頭是固定的，其直徑為d1，也可以設(shè)計(jì)為可更換式園柱形噴嘴；振蕩腔(3)內(nèi)壁為多曲面；下噴嘴座(4)為多曲面截體；下噴嘴(5)是可更換式園柱形噴嘴，其出口直徑為d2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自激振蕩腔鉆頭，其特征在于振蕩腔(3)內(nèi)壁流道為高次拋物線組成的多曲面體，振蕩腔(3)的上部與流線型的入口流道(1)和園柱形上噴嘴(2)聯(lián)接；下部與多曲面截體的下噴嘴座(4)聯(lián)接，下噴嘴座(4)為115°～125°的多曲面截體，各曲線段之間均以園弧線相聯(lián)接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種自激振蕩腔鉆頭,用于石油天然氣井或其它目的鉆井用的小尺寸鉆頭,屬于鉆井器具。它的振蕩腔是由上部流線型入口流道、上噴嘴、振蕩腔、下噴嘴座及下噴嘴所組成。其特征是上噴嘴對(duì)于定型鉆頭是固定的,也可設(shè)計(jì)為可更換式圓柱形噴嘴;振蕩腔內(nèi)壁為多曲面;下噴嘴座為多曲面截體;下噴嘴是可更換式圓柱形噴嘴。它能提高鉆頭水力能量利用率和鉆頭使用壽命,可顯著提高小尺寸鉆頭的鉆速和鉆頭進(jìn)尺,降低鉆井成本。
文檔編號(hào)E21B10/00GK2373551SQ9822994
公開日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1998年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月19日
發(fā)明者廖榮慶, 汝大軍, 熊繼有, 孫文濤 申請(qǐng)人:西南石油學(xué)院