用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭，其包括鉆頭本體和旋轉(zhuǎn)噴射頭，鉆頭本體后端連接高壓軟管，前端連接旋轉(zhuǎn)噴射頭，旋轉(zhuǎn)噴射頭后端流體通道內(nèi)部設(shè)有多條螺旋溝槽，旋轉(zhuǎn)噴射頭設(shè)有若干噴射孔，噴射孔包括主噴射孔、輔助噴射孔和推進(jìn)噴射孔，主噴射孔設(shè)在旋轉(zhuǎn)噴射頭最前端，輔助噴射孔圓周均勻分布在旋轉(zhuǎn)噴射頭前端圓弧面上，推進(jìn)噴射孔圓周均勻分布在旋轉(zhuǎn)噴射頭中部弧形凹槽內(nèi)。本實(shí)用新型利用高壓流體自身能量產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)射流，一邊噴射一邊旋轉(zhuǎn)，使得射流打擊面不斷變化，減小了淹沒(méi)狀態(tài)下的水墊效應(yīng)，提高了噴射效率，并起到了擴(kuò)孔的作用，有助于排屑和鉆頭向前推進(jìn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油、天然氣開(kāi)采和油氣田增產(chǎn)作業(yè)裝置領(lǐng)域，尤其是一種用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]徑向水平井技術(shù)是指利用高壓水射流噴射方法在一口井的同一個(gè)產(chǎn)層或不同產(chǎn)層內(nèi)沿徑向鉆出一個(gè)或多個(gè)水平井眼，達(dá)到增加油氣通道，提高油氣藏動(dòng)用程度的一種高效的油氣井增產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)既可以在新井中實(shí)施，又可以在老井中應(yīng)用，非常適合于開(kāi)發(fā)低滲透油層、薄油層、裂縫性油層以及巖性圈閉油藏，特別適用于煤層氣和頁(yè)巖氣開(kāi)采。其中采用何種高壓噴射鉆頭能夠快速順暢的在地層中鉆出壁面規(guī)則20_左右的孔眼是徑向水平井的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前常用于徑向水平井的高壓噴射噴頭，一般有兩種，一種是單孔連續(xù)噴射噴頭，一種是多孔自進(jìn)式噴頭。這兩種噴頭都是以連續(xù)直射流沖擊破壞方式對(duì)巖層進(jìn)行破碎的。當(dāng)射流流體的瞬時(shí)沖擊力大于巖層的抗壓強(qiáng)度時(shí)，巖石就會(huì)發(fā)生破碎。而在淹沒(méi)狀態(tài)下，連續(xù)射流易產(chǎn)生水墊效應(yīng)，降低了射流破巖的效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有高效噴射效率的用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型包括鉆頭本體和旋轉(zhuǎn)噴射頭，所述鉆頭本體前端密封安裝有能夠在其內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的所述旋轉(zhuǎn)噴射頭，后端連接有高壓軟管，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭內(nèi)部形成有流體通道，該流體通道后端設(shè)有多條螺旋溝槽，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭前端形成有圓弧面，外周壁上形成有弧形凹槽，該旋轉(zhuǎn)噴射頭上還設(shè)有多個(gè)與所述流體通道相連通的噴射孔，所述噴射孔包括一主噴射孔、多個(gè)輔助噴射孔和多個(gè)推進(jìn)噴射孔，所述主噴射孔設(shè)在旋轉(zhuǎn)噴射頭圓弧面的最前端，該主噴射孔中心線(xiàn)與所述鉆頭本體中心軸線(xiàn)共線(xiàn)，多個(gè)所述輔助噴射孔周向均布在旋轉(zhuǎn)噴射頭圓弧面上，每個(gè)所述輔助噴射孔中心線(xiàn)與所述鉆頭本體中心軸線(xiàn)形成夾角α，其夾角α在20°?50°之間，多個(gè)所述推進(jìn)噴射孔周向均布在旋轉(zhuǎn)噴射頭的弧形凹槽內(nèi)，每個(gè)所述推進(jìn)噴射孔中心線(xiàn)與所述鉆頭本體中心軸線(xiàn)形成夾角β，其夾角β在40°?60°之間。
[0005]所述旋轉(zhuǎn)噴射頭與鉆頭本體相連接的外周壁上設(shè)有兩個(gè)溝槽，兩個(gè)所述溝槽內(nèi)分別安裝有O圈和耐磨環(huán)，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭與鉆頭本體之間還設(shè)有軸承。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型利用高壓流體自身能量，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)射流，一邊噴射一邊旋轉(zhuǎn)，使得射流打擊面不斷變化，減小了淹沒(méi)狀態(tài)下的水墊效應(yīng)，提高了噴射效率，并起到了擴(kuò)孔的作用，且設(shè)有反向推進(jìn)噴射孔，利于排屑和向前推進(jìn)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為圖1中A-A剖面圖；
[0009]圖3為圖1的右視圖。
[0010]其中:1.鉆頭本體、2.旋轉(zhuǎn)噴射頭、3.推進(jìn)噴射孔、4.輔助噴射孔、5.主噴射孔、
6.螺旋溝槽、7.0圈、8.耐磨環(huán)、9.軸承
【具體實(shí)施方式】
[0011]參見(jiàn)圖1至圖3，本實(shí)用新型的用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭包括鉆頭本體I和旋轉(zhuǎn)噴射頭2，所述鉆頭本體I前端密封安裝有能夠在其內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2，后端連接有高壓軟管，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2內(nèi)部形成有流體通道，該流體通道后端設(shè)有多條螺旋溝槽6，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2前端形成有圓弧面，外周壁上形成有弧形凹槽，該旋轉(zhuǎn)噴射頭2上還設(shè)有多個(gè)與所述流體通道相連通的噴射孔，所述噴射孔包括一主噴射孔5、多個(gè)輔助噴射孔4和多個(gè)推進(jìn)噴射孔3，所述主噴射孔5設(shè)在旋轉(zhuǎn)噴射頭2圓弧面的最前端，該主噴射孔5中心線(xiàn)與所述鉆頭本體I中心軸線(xiàn)共線(xiàn)，多個(gè)所述輔助噴射孔4周向均布在旋轉(zhuǎn)噴射頭2圓弧面上，每個(gè)所述輔助噴射孔4中心線(xiàn)與所述鉆頭本體I中心軸線(xiàn)形成夾角α，其夾角α在20°?50°之間，多個(gè)所述推進(jìn)噴射孔3周向均布在旋轉(zhuǎn)噴射頭2的弧形凹槽內(nèi)，每個(gè)所述推進(jìn)噴射孔3中心線(xiàn)與所述鉆頭本體I中心軸線(xiàn)形成夾角β，其夾角β在40°?60°之間。
[0012]所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2與鉆頭本體I相連接的外周壁上設(shè)有兩個(gè)溝槽，兩個(gè)所述溝槽內(nèi)分別安裝有O圈7和耐磨環(huán)8，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2與鉆頭本體I之間還設(shè)有軸承9。
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0014]一種用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭，由鉆頭本體1、旋轉(zhuǎn)噴射頭2、O圈7、耐磨環(huán)8、軸承9等組成。所述鉆頭本體I直徑為15?30mm之間，優(yōu)選為26mm。參照?qǐng)D2，所述鉆頭本體I后端連接高壓軟管，高壓流體從此進(jìn)入。所述鉆頭本體I前端連接旋轉(zhuǎn)噴射頭2，所述鉆頭本體I和旋轉(zhuǎn)噴射頭2之間設(shè)有軸承9，旋轉(zhuǎn)噴射頭2可相對(duì)于鉆頭本體I旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2設(shè)有兩個(gè)溝槽，安裝有O圈7和耐磨環(huán)8，用于密封和支撐作用。所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2后端流體通道內(nèi)部設(shè)有螺旋溝槽6結(jié)構(gòu)，所述螺旋溝槽6結(jié)構(gòu)由多條螺旋狀溝槽組成。所述螺旋溝槽6可以是順時(shí)針?lè)较蛞部梢允悄鏁r(shí)針?lè)较?，所述螺旋溝?的數(shù)量為2?6條，優(yōu)選為3條。所述螺旋溝槽6的長(zhǎng)度為0.2?I個(gè)螺距，優(yōu)選為0.5個(gè)螺距，螺距為80?200mm之間，優(yōu)選為100mm。高壓流體在流經(jīng)所述螺旋溝槽6結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)產(chǎn)生旋沖力，帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2設(shè)有若干噴射孔，所述噴射孔包括主噴射孔5、輔助噴射孔4和推進(jìn)噴射孔3。參照?qǐng)D3，所述主噴射孔5設(shè)在旋轉(zhuǎn)噴射頭2最前端,主噴射孔直徑為0.2?2mm之間,優(yōu)選為0.4?0.6mm之間。主噴射孔5中心線(xiàn)與所述鉆頭本體I中心軸線(xiàn)共線(xiàn)。高壓流體從所述主噴射孔5中射流噴出，達(dá)到破巖臨界速度，起到?jīng)_擊破碎正前方巖石的作用。所述輔助噴射孔4設(shè)在旋轉(zhuǎn)噴射頭2前端圓弧面上，輔助噴射孔4數(shù)量為3?6個(gè)，圓周均勻分布。所述輔助噴射孔4直徑為0.2?2mm之間，優(yōu)選為0.4?0.6mm之間。所述輔助噴射孔4中心線(xiàn)與所述鉆頭本體I中心軸線(xiàn)形成夾角α，其夾角α在20°?50°之間，優(yōu)選為30°。高壓流體從輔助噴射孔4中射流噴出，亦能達(dá)到破巖臨界速度，與主噴射孔5同時(shí)產(chǎn)生破巖作用。并且，由于所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輔助噴射孔4不停的變化圓周上的水射流打擊面，減小了水墊效應(yīng)，提高了噴射效率并起到了擴(kuò)孔作用。所述推進(jìn)噴射孔3設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)噴射頭2中部弧形凹槽內(nèi)，圓周均勻分布，數(shù)量為4?8個(gè)。所述推進(jìn)噴射孔3直徑為0.4?2mm之間，優(yōu)選為0.6?0.8mm之間。所述推進(jìn)噴射孔3中心線(xiàn)與所述鉆頭本體I中心軸線(xiàn)形成夾角β,其夾角β在40°?60°之間，優(yōu)選為55°。高壓流體從所述推進(jìn)噴射孔3噴出，起到排屑，壁面巖屑堆積，阻塞通道和卡住軟管，并且產(chǎn)生反沖力，有助于鉆頭向前推進(jìn)。
[0015]使用時(shí)在油井垂直段，對(duì)套管開(kāi)孔以后，采用11/4英寸連續(xù)油管下部接23mm高壓軟管和本實(shí)用新型提供的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭，進(jìn)行噴射鉆進(jìn)作業(yè)。由于高壓流體通過(guò)螺旋溝槽結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生的旋沖力，使得所述旋轉(zhuǎn)噴射頭一邊旋轉(zhuǎn)一邊噴射。輔助噴射孔產(chǎn)生的射流打擊面不斷變化，減小了淹沒(méi)狀態(tài)下的水墊效應(yīng)，提高了噴射效率，并起到了擴(kuò)孔的作用；且反向推進(jìn)噴射孔，產(chǎn)生的射流沖擊反力，有助于排屑和鉆頭向前推進(jìn)。
[0016]綜上所述，本實(shí)用新型的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本實(shí)用新型的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例，但這些實(shí)施例都包括在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭，其特征在于:包括鉆頭本體(I)和旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)，所述鉆頭本體(I)前端密封安裝有能夠在其內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的所述旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)，后端連接有高壓軟管，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)內(nèi)部形成有流體通道，該流體通道后端設(shè)有多條螺旋溝槽￠)，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)前端形成有圓弧面，外周壁上形成有弧形凹槽，該旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)上還設(shè)有多個(gè)與所述流體通道相連通的噴射孔，所述噴射孔包括一主噴射孔(5)、多個(gè)輔助噴射孔⑷和多個(gè)推進(jìn)噴射孔(3)，所述主噴射孔(5)設(shè)在旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)圓弧面的最前端，該主噴射孔(5)中心線(xiàn)與所述鉆頭本體(I)中心軸線(xiàn)共線(xiàn)，多個(gè)所述輔助噴射孔(4)周向均布在旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)圓弧面上，每個(gè)所述輔助噴射孔(4)中心線(xiàn)與所述鉆頭本體(I)中心軸線(xiàn)形成夾角α ,其夾角α在20°?50°之間，多個(gè)所述推進(jìn)噴射孔(3)周向均布在旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)的弧形凹槽內(nèi)，每個(gè)所述推進(jìn)噴射孔(3)中心線(xiàn)與所述鉆頭本體(I)中心軸線(xiàn)形成夾角β，其夾角β在40°?60°之間。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于徑向水平井的自旋轉(zhuǎn)噴射鉆頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)與鉆頭本體(I)相連接的外周壁上設(shè)有兩個(gè)溝槽，兩個(gè)所述溝槽內(nèi)分別安裝有O圈(7)和耐磨環(huán)(8)，所述旋轉(zhuǎn)噴射頭(2)與鉆頭本體(I)之間還設(shè)有軸承(9)。
【文檔編號(hào)】E21B10/60GK204024491SQ201420506028
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】吳欣袁, 付勝利, 張恒, 楊文領(lǐng), 魏臣興, 范永濤, 劉大偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司