专利名称：用于钻探钻头的三角形喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地层钻探工具元件，尤其是用于钻探钻头的喷嘴。
技术背景
高压射流辅助钻井技术可以大幅度提高钻井速度，目前所使用的石油钻井用普通 喷嘴，都是圆形喷嘴，这些喷嘴虽然在一定程度上提高了钻井速度，但由于其压力分 布，压力衰减，作用面积等因素的限制，很难进一步大幅度提高钻井速度。近年来国 内外研究人员研制了许多新型喷嘴，主要有①自振脉冲射流喷嘴，这种喷嘴能大幅 度提高钻井速度，但是它产生很强的压力波动，进而使钻头产生强烈的震动，影响钻 头使用寿命，强烈的压力波动对泥浆泵的寿命影响也很大，所以这种喷嘴的应用受限。 ②空化脉冲射流喷嘴，这种喷嘴实现了空化射流钻井，增强了钻头的破岩能力，但是 与脉冲射流相似，也会产生很强的压力波动，再加上空化效应的影响，其寿命很难保 证，特别是不能应用于金刚石钻头。③双射流喷嘴，这种喷嘴在普通喷嘴的内部增加 了一个芯子，流出喷嘴的射流呈现出两种状态，目前大多是外部是旋转射流，中心是 普通射流，这两种射流形成组合射流，能大幅度提高射流破岩钻孔效率，但是由于材 料和加工等问题，其使用寿命短，结构复杂，成本高，所以很难大范围应用。
发明内容
本实用新型的目的是要提供一种三角形喷嘴，用于地层钻探钻头。 本实用新型的目的是这样实现的，喷嘴前部出口端的流道为三角形孔，后段为普
通的圆形流道。三角形的形状是顶角为30° 80°的等腰三角形或者角度范围在20 ° 80°之间的任意三角形，三角形段流道的长度为三角形段当量直径的0.2 6倍， 圆形段的长度为三角形段当量直径的0. 2 20倍，出口端的当量直径为入口段直径的 0.05 0.74,三角形的当量直径为2 21mm,圆形流道与三角形流道之间的过渡段采 用圆球过渡、抛物线过渡、直线过渡或样条曲线过渡。
试验表明，三角形喷嘴在较低的工作压力下，仍可达到与圆形喷嘴相同的雾化程 度，从而降低了系统的能耗，因而与普通喷嘴相比，三角喷嘴射流可以大幅度提高射
流在井底的工作效率，提高钻头进尺、钻并速度和使用寿命。
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图1是依据本实用新型所提供的三角形喷嘴的结构示意图。
图2是依据本实用新型所提供的三角形喷嘴出口端的平面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例来详细描述本实用新型的具体结构。
实施例l，如图1所示，三角形喷嘴的流道由两部分组成，入口处和内部流道l 为圆形，出口端2为三角形，圆形段的长度为三角形段当量直径的9倍，三角形段的 长度为三角形段当量直径的1.2倍，本实施例设计的三角形为正三角形，如图2，出 口处的三角形当量直径为13.8mm，是入口直径的0.48。
实施例2，三角形喷嘴的流道由两部分组成，如图l,入口处和内部流道l为圆 形，出口端2为三角形，圆形段的长度为三角形段当量直径的9倍，三角形段的长度 为三角形段当量直径的1.2倍，本实施例设计的三角形为顶角等于80°的等腰三角 形，出口处的三角形当量直径为13.8mm，是入口直径的0.48。
实施例3，三角形喷嘴的流道由两部分组成，如图l,入口处和内部流道l为圆 形，出口端2为三角形，圆形段的长度为三角形段当量直径的9倍，三角形段的长度 为三角形段当量直径的1.2倍，本实施例设计的三角形为其中两个角分别等于3(T 、 80°的任意三角形，出口处的三角形当量直径为13.8瞧，是入口直径的0.48。
经室内试验发现在高压条件下，流出三角喷嘴的射流压力分布与普通喷嘴完全不 同，在进行岩石破碎实验时发现射流对岩石的作用效果比普通射流提高15%以上，而 且作用面积比普通射流提高30 50%。同样条件下，安装了依据本实用新型所提供的 三角形喷嘴的钻头的进尺可提高20%,钻井效率提高15%，钻头寿命提高10%左右， 经济效益显著。该喷嘴可安装于金刚石钻头、牙轮钻头等钻探钻头上。
权利要求1.一种三角形喷嘴，入口处和内部流道为圆形流道，其特征是喷嘴出口端的流道为三角形孔，三角形的形状是顶角为30°～80°的等腰三角形或者角度范围在20°～80°之间的任意三角形，三角形段流道的长度为三角形当量直径的0.2～6倍，圆形段的长度为三角形当量直径的0.2～20倍，出口端的三角形当量直径为入口段直径的0.05～0.74，三角形的当量直径为2～21mm。
2. 依据权利要求1所述的三角形喷嘴，其特征是所说的三角形为正三角形，三 角形的当量直径为13. 8mm，是入口段直径的0. 48。
3. 依据权利要求1所述的三角形喷嘴，其特征是所说的三角形为顶角等于80° 的等腰三角形，三角形的当量直径为13.8mm，是入口段直径的0.48。
4. 依据权利要求1所述的三角形喷嘴，其特征是所说的三角形为其中两个角分 别等于30° 、80°的任意三角形，三角形的当量直径为13.8mm，是入口段直径的0.48。
5. 依据权利要求1所述的三角形喷嘴，其特征是圆形流道与三角形流道之间的 过渡段采用圆球过渡或抛物线过渡或直线过渡或样条曲线过渡。
专利摘要本实用新型提供了一种三角形喷嘴，喷嘴前部出口端的流道为三角形孔，后段为普通的圆形流道。三角形的形状是顶角可为正三角形、等腰三角形或者任意锐角三角形，三角形段流道的长度为三角形段当量直径的0.2～6倍，出口端的当量直径为入口段直径的0.05～0.74。该喷嘴可安装于金刚石钻头、牙轮钻头等钻探钻头上，可提高钻头的进尺20％，提高钻井效率15％，提高钻头寿命10％左右，经济效益显著。
文档编号E21B10/61GK201013246SQ20072001844
公开日2008年1月30日 申请日期2007年2月5日 优先权日2007年2月5日
发明者徐依吉, 梁宗辉, 马永乾 申请人:中国石油大学(华东)