[实用新型]旋转射流喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井、地质勘探、矿山钻探、煤层气开发工具领域，尤其是一种旋转射流喷嘴。

背景技术

在石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探等行业领域中，钻头安装在管柱的最下端，并由管柱驱动旋转进行破岩，管柱上端连接高压泵，高压泵将钻井液通过管柱输送至井底钻头，经过钻头喷嘴流出进入管柱与井壁之间的环空，上返至地面高压泵的入口，由此形成一个循环系统。钻井液从钻头喷嘴流出后，既要清洗井底、携带岩屑，还要冲刷钻头，降低钻头温度，且具有辅助破岩的功效，在此过程中，喷嘴控制着钻井液射流的方式和方向，由此可见喷嘴是钻头的关键装置之一，也是钻头设计研发过程中必须考虑的关键影响因素。国内外针对钻头喷嘴开展了很多研究，取得了多项研究成果，但通过分析可以发现，现有喷嘴的研究主要集中在改变喷嘴的喷射方向、长度、材质等方面，产生的射流方式还是常规直射流，而对于变直射流为旋转射流的喷嘴的研究非常少，钻头井底流场模拟分析可知，常规直射流时，井底流场中总是存在流速为零的区域，造成岩屑滞留，导致钻头重复切削，降低了钻头使用寿命，影响了钻井效率；而旋转射流喷嘴能够不断改变射流方向，使井底产生较强的紊流场，能够极大的改善井底流场状态，消除流速为零的区域，进一步提高了清岩的效果，这对于提高钻井效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了进一步提高深井、超深井的钻井技术水平和油气资源的开发效果，降低综合成本，改善井底钻头流场，提出一种既具有常规喷嘴的基本功能，又能变常规直射流为旋转射流，同时还要结构简单，性能可靠，维护操作方便的旋转射流喷嘴，这对于提高钻井效率，提升我国深层油气藏高效开发的钻井工艺技术水平，增强国际竞争力具有重要的经济价值和社会价值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

旋转射流喷嘴，包括外壳体，在外壳体内设置有与外壳体旋转配合的导流装置，该导流装置内部流道的中心轴与外壳体中心轴是偏心结构。

上述方案进一步包括：

导流装置内部流道为螺旋状。

在外壳体与导流装置之间还设置有密封装置和轴承。

本实用新型的旋转射流喷嘴安装在钻头上，旋转射流喷嘴的外壳体固定在钻头上，当钻井液进入喷嘴时，钻井液沿着导流装置内部的螺旋流道流动，由于导流装置与外壳体之间旋转配合，钻井液压力就会驱动导流装置转动，导流装置的中心轴与外壳体中心轴是偏心结构，因此钻井液从喷嘴射出的方向也会随导流装置的转动而发生改变，从而达到了改变井底流场状态的目的。旋转射流喷嘴可根据要求安装一只或多只，现场试验结果表明，利用旋转射流喷嘴能够平均提高钻井效率26.8%-56.7%，且钻井质量符合设计标准，实现了低能耗、高效率的钻井目的，为深层油气资源的高效开发提供了有力技术支撑。

同时，旋转射流喷嘴还具有结构设计简单、性能可靠、操作方便、成本低廉等特点。

附图说明

图1是本发明的旋转射流喷嘴结构示意图。

图2是本发明的旋转射流喷嘴A-A截面示意图。

图中：1-外壳体、2-密封装置、3-导流装置、4-轴承。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明。

参照附图1和附图2，旋转射流喷嘴主要由外壳体1、密封装置2、导流装置3、轴承4组成。导流装置3安装在外壳体1内部，密封装置2安装在外壳体1与导流装置3之间，轴承4安装在外壳体1与导流装置3之间。导流装置3内部流道为螺旋状。

旋转射流喷嘴安装在钻头上，当钻井液进入喷嘴时，钻井液沿着导流装置3内部的螺旋流道流动，由于导流装置3与外壳体1之间安装轴承4，钻井液压力就会驱动导流装置3转动，导流装置3的中心轴与外壳体1中心轴是偏心结构，因此钻井液从喷嘴射出的方向也会随导流装置3的转动而发生改变，从而达到了改变井底流场状态的目的。