一种用于牙轮钻头的加长喷管.pdf

本实用新型属于牙轮钻头加长喷管的改进。
    钻井破岩的能量分为两个部分，一部分是钻头的机械能，一部分是喷嘴的水力能。由于现有各种牙轮钻头喷嘴位置较高，到井底的距离往往大于100mm，所以在射流到达井底的途中会因摩擦、紊流等造成其能量的损失，不能很好的发挥洗井液射流清洗井底岩石或破碎井底岩石的作用。

    据计算，喷嘴位置下移，喷嘴出口距井底的距离为H＜6d（d为喷口直径）时，水力能量损失最小，可得到较高的钻速，并且降低成本。

    从现有资料看，国外也有普通加长喷管，但是喷管的寿命不长。我国专利CN87206853U给出一种新型加长喷管，喷管内加有衬套，上端加导流头，结构比较复杂；由该喷管在华北油田的使用情况看，其钻速可提高40％－50％，但在喷嘴内腔与喷管内径的连接转角处为陡然折角，所以极易产生紊流、气蚀。因而该喷管在使用寿命中期即发生刺坏，水力能量衰减，压力降低。焊接固定的喷嘴不利于现场使用中根据地层对喷嘴型号的选择更换。

    本实用新型的目的，旨在给出一种新型的加长喷管，其结构简单，能避免紊流、气蚀，使用性能可靠，且喷嘴具有可换性，使用寿命与钻头轴承寿命相等。

    本实用新型系利用流道内流体的流速不超过临界速度则不会产生紊流和气蚀这一原理，从结构设计上对紊流及气蚀的发生加以避免；并使喷嘴出口距井底地距离小于六倍喷口直径。本实用新型可以通过以下措施来达到，用低碳合金钢精密铸造成流道宽敞，内径不变的弯管，喷管与喷嘴的中心线不是两段直线相交，而是园滑过渡，使其流速不变。喷管内壁采用渗碳、渗硼硬化处理，下端装上可换喷嘴；在喷嘴的外环槽装“0”型密封圈，合理利用了紧凑的钻头体空间。

    本实用新型还可以通过以下措施来达到，将铸造成型的合金钢管，加工好与喷嘴、钻头体的配合位置。再将其内壁进行渗碳、渗硼处理，下端面亦进行渗碳处理，以防止下端面被冲蚀。将喷管准确地焊在钻头上，沿钻头体外侧焊上加强筋，最后把装上“0”型密封圈的喷嘴用卡簧锁紧在喷管端部。该喷嘴的中心线垂直于井底平面，并能保证喷嘴出口至井底的距离为H＜6d（d为喷口直径）。

    附图说明：附图为本实用新型结构示意图。

    图中：1、喷管，2、喷嘴，3、“0”型密封圈

    4、卡簧，5、钻头体，6、加强筋。

    本加长喷管可用于直径φ311mm的三牙轮钻头，一般在钻头上焊两只即可，亦可视需要而定。

    现场试验表明：因为保证了H＜6d，明显避免了水力能量损失，随着地层由硬到软的变化，能提高机械钻速40％－60％；喷嘴的可换性有利于钻井人员的现场调节。该加长喷管的流道圆滑，保持了流速不变，避免了紊流和气蚀；其结构简化，工艺简单，制造成本低。该加长喷管使用性能可靠，使用寿命等同于钻头轴承的寿命，可达75小时以上。