专利名称：喷射式造腔工具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于盐岩地下储气库快速造腔技术领域，特别涉及一种用于加速盐岩溶解的喷射式造腔工具。
背景技术：
盐穴储气库的建造在国外已有四十多年的历史，为了加快盐腔的溶漓速度，国外在造腔工艺和造腔工具方面进行了一些有益的尝试。先后提出了流体动力学转换造腔工艺、潜流能量造腔工艺、超声波促溶工艺等；也开发设计了一种喷射式溶腔工具，其具有五个喷口，其中一个喷口向下，另外四个喷口与垂直方向呈30°角排列，这些喷口需要配置相应尺寸的常规钻头喷嘴。这种工具已应用于储气库，采盐井以及位于巨厚盐岩层中的常规油气井钻井中。
国外开发的喷射式溶腔工具是一种井下切削工具，较常规钻头更能快速有效地钻穿盐岩层，但是这种工具使用的是常规喷嘴，且需要地面转盘带动钻柱才能旋转，因此在现场使用中有很大的局限性。
盐穴储气库的建造在国内尚属空白，储气库造腔工具的设计和开发还处于初级摸索阶段。廊坊分院完井所申请的一项使用新型专利(ZL01229068.8)——盐岩储气库造腔器，其优点是可以使喷枪充分靠近盐壁，加速岩盐溶解，但其结构复杂，易损件较多，现场的可操作性差。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种操作简单，使用方便可靠，适合我国盐穴地下储气库建槽初期使用的喷射式造腔工具，以加快盐穴造腔速度，降低盐穴造腔成本。
本实用新型是这样实现的，包括上接头1、外套2、橡胶密封圈3、钢球4、旋转主轴5、喷头6、橡胶密封圈7、卡簧8、振荡喷嘴9，其中旋转主轴5装在外套2内，旋转主轴5和外套2之间圆周方向每隔90°装有一列钢球4，每一列钢球4四周均装有阻尼液10，旋转主轴5和外套2接触部位设有橡胶密封圈3，外套2上端和上接头1通过丝扣连接，上接头1和旋转主轴5接触部位设有橡胶密封圈3，旋转主轴5和喷头6通过丝扣连接，喷头6上装有振荡喷嘴9，振荡喷嘴9与喷头之间的连接是通过卡簧8实现的，而且振荡喷嘴9和喷头6的接触部位设有橡胶密封圈7。
本实用新型还采用如下技术方案装在喷头6上面的振荡喷嘴9至少一个以上。
本实用新型的优点在于(1)本喷射式造腔工具结构简单合理，且密封性能良好，具有较高的实用价值；(2)本喷射式造腔工具不需要地面提供动力，可以通过液压作用方式带动旋转主轴实现喷射式造腔；(3)本喷射式造腔工具采用振荡射流喷嘴，可以有效改变盐穴腔体建造初期腔内液体流态，并可以产生超声波和空泡效应来大幅度提高岩盐溶解速度，实现快速造腔。
图1为本实用新型结构示意图；
图2为图1A-A向的结构示意图；图3为图1B-B向的结构示意图；具体实施方式
如图1所示，图1中，1为上接头；2为外套；3为橡胶密封圈；4为钢球；5为旋转主轴；6为喷头；7为橡胶密封圈；8为卡簧；9为振荡喷嘴，10为阻尼液。安装时将旋转主轴5座放在外套2上，两者之间的接触部位设置了Yx型密封圈3；向旋转主轴5和外套2之间安放钢球4，注入适量的阻尼液；在旋转主轴5上安放好Yx型密封圈3，将上接头1与外套2通过丝扣连接好；将O型密封圈7和卡簧8安装在喷头6上，然后将喷嘴9安装在喷头6上；最后将喷头6和旋转主轴5通过丝扣连接在一起，完成整个造腔工具的安装。
旋转主轴5上有4列凹槽，凹槽的内径略大于钢球4的外径，钢球4的实际安装数量是根据需要而定的，一般是充满整个凹槽。在本实施例中，钢球4共有48颗，每列12颗。旋转主轴5和外套2之间的阻尼液10的注入量是根据喷头6的旋转速度而确定的，在本实施例中，阻尼液10充满旋转主轴5和外套2之间的整个环形空间。
旋转主轴5的两端分别设置了1个Yx型密封圈，以防止阻尼液发生泄漏。外套2内表面和旋转主轴5外表面均须经过特殊表面处理技术处理，以提高两者耐磨性，保证其使用寿命。在本实施例中外套2的内表面和旋转主轴5的外表面均经过渗碳淬火处理。
喷头6上的喷嘴9采用了振荡射流喷嘴，喷嘴9的固定依靠卡簧9实现，喷嘴9和喷头6的接触表面通过O型密封圈7实现密封。喷头6底部中心安装一个喷嘴9，喷头6侧向安装两个喷嘴9，两个喷嘴9在圆周方向间隔180°，从垂直于喷头截面的方向来看，两个喷嘴体与喷头截面的竖直方向的夹角是可以调节的，具体安装参看图1所示。本实施例中喷嘴采用了振荡射流喷嘴，此种喷嘴可产生自振空化水射流，其射流振动频率达几千至上万赫兹，压力脉动幅度达24％～37％，喷头侧向上的两个喷嘴与喷头截面的竖直方向成30°夹角。
本喷射式造腔工具在使用时，上接头1和造腔中心管柱直接连接，上接头1通过造腔中心管柱将液体能量传送给喷头6，喷头6通过设置振荡喷嘴9的安装方位，利用喷射力的反作用力来带动旋转主轴5旋转，从而实现旋转喷射造腔。
在本喷射式造腔工具中，旋转主轴5和外套2之间周向均匀设置了4列钢球4，利用钢球滚动的特性，使它们连接在一起，其中旋转主轴可相对于外套实现自由旋转，旋转速度可以有地面注水流量、注水泵压，旋转主轴5和外套2之间的阻尼液10、以及喷嘴9在喷头9上的布置方位来联合控制。这里橡胶密封圈3是起到密封作用，以防止连接处出现泄露现象。
权利要求1.喷射式造腔工具，包括上接头(1)、外套(2)、橡胶密封圈(3)、钢球(4)、旋转主轴(5)、喷头(6)、橡胶密封圈(7)、卡簧(8)、振荡喷嘴(9)，其特征在于旋转主轴(5)装在外套(2)内，旋转主轴(5)和外套(2)之间沿圆周方向每隔90°装有一列钢球(4)，每一列钢球(4)四周均装有阻尼液(10)，旋转主轴(5)和外套(2)接触部位设有橡胶密封圈(3)，外套(2)上端和上接头(1)通过丝扣连接，上接头(1)和旋转主轴(5)接触部位设有橡胶密封圈(3)，旋转主轴(5)和喷头(6)通过丝扣连接，喷头(6)上装有振荡喷嘴(9)，振荡喷嘴(9)与喷头之间通过卡簧(8)连接，振荡喷嘴(9)和喷头(6)的接触部位设有橡胶密封圈(7)。
2.根据权利要求1所述的喷射式造腔工具，其特征在于装在喷头(6)上面的振荡喷嘴(9)至少一个以上。
3.根据权利要求1所述的喷射式造腔工具，其特征在于旋转主轴(5)上有4列凹槽，凹槽的内径大于钢球(4)的外径，钢球(4)充满整个凹槽。
4.根据权利要求2所述的喷射式造腔工具，其特征在于喷头(6)底部中心安装一个喷嘴(9)，喷头(6)侧向安装两个喷嘴(9)，两个喷嘴(9)在圆周方向间隔180°，从垂直于喷头截面的方向来看，两个喷嘴体与喷头截面的竖直方向的呈现夹角。
专利摘要本实用新型涉及盐岩地下储气库快速造腔技术中用于加速盐岩溶解的喷射式造腔工具。包括钢球4、旋转主轴5、喷头6、卡簧8、振荡喷嘴9等，旋转主轴5和外套2之间圆周方向每隔90°装有一列钢球4，每一列钢球4四周均装有阻尼液10，旋转主轴5和喷头6通过丝扣连接，喷头6上装有振荡喷嘴9，振荡喷嘴9与喷头之间的连接是通过卡簧8实现的，利用喷嘴9产生喷射力的反作用力来带动旋转主轴5旋转，从而实现旋转喷射造腔，本造腔工具不需要地面提供旋转动力，喷头旋转速度可以调节，且可产生自振空化射流，大幅度提高造腔速度；同时，它结构简单合理，且密封性能良好，具有较高的实用价值。
文档编号E21C41/00GK2797633SQ20052001695
公开日2006年7月19日 申请日期2005年4月21日 优先权日2005年4月21日
发明者袁进平 申请人:中国石油天然气股份有限公司