一种自激振荡脉冲射流喷嘴的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种自激振荡脉冲射流喷嘴。它解决钻井液所受环空回压的作用，使脉冲射流压力不高、冲击力不足、破碎效果及井底清洁能力较差的问题。其技术方案是自激振荡腔室为间隔腔室。采用椭圆型振荡腔室、或叶片型振荡腔室、或矩形振荡腔室的一种。入口喷嘴上方为入口喷嘴双圆弧流道，下面为自激振荡腔室；自激振荡腔室的上碰撞面为截锥面，下碰撞面为截锥面，腔壁为平面；出口喷嘴的出口为圆柱型。整个脉冲射流喷嘴位于管体的中心部位。本脉冲射流喷嘴能削弱钻井液所受环空回压，降低岩石压缩过程中耗散大的影响，减轻井底压持效应，有利于排出井底的岩屑，提高井底的清洁能力。
【专利说明】一种自激振荡脉冲射流喷嘴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于与牙轮钻头、PDC钻头配套及油罐清洗的自激振荡脉冲射流喷嘴。
【背景技术】
[0002]常规的脉冲喷嘴包括入口喷嘴、自激振荡腔室、出口喷嘴。其自激振荡腔室是轴向对称的多段曲率半径腔室。在工作中，常用的脉冲喷嘴存在对钻井液的环空回压问题，所以产生的脉冲射流压力不够高，对岩石等材料的冲击力不足、破碎效果有限以及井底清洁能力较差等缺陷。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是:为了解决钻井液所受环空回压的作用，而使脉冲射流压力不高、冲击力不足、破碎效果及井底清洁能力较差的问题，提出一种自激振荡脉冲射流喷嘴。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:一种自激振荡脉冲射流喷嘴，由入口喷嘴、自激振荡腔室、出口喷嘴组成，其结构特点是自激振荡腔室为间隔腔室，振荡腔室的数量为3?6个。自激振荡腔室采用椭圆型振荡腔室、或叶片型振荡腔室、或矩形振荡腔室的一种；入口喷嘴上方为入口喷嘴双圆弧流道，下面为自激振荡腔室；自激振荡腔室由上碰撞面、腔壁、下碰撞壁构成，上碰撞面为截锥面，下碰撞面为截锥面，腔壁为平面；出口喷嘴的出口为圆柱型，整个脉冲射流喷嘴位于管体的中心部位。
[0005]作为选择，所述自激振荡脉冲射流喷嘴自激振荡腔室为椭圆型振荡腔室，腔室数量为3个。如图1所示，将喷嘴剖开，自激振荡脉冲射流喷嘴的中心轴线、下碰撞壁的反向延长线向垂直于这两条线的公垂线的平面投影。中心轴线的投影线为AB，下碰撞壁的反向延长线为EC，AB与EC的交点为O。中心轴线与下碰撞壁的反向延长线夹角为α，其角度55度< α <65度。当α〈55度时，其条件不变情况下，自激振荡腔室的结构将发生变化。自激振荡腔室的出口喷嘴的内径D2与入口喷嘴的内径D1之比大于1.2，即D2ZiD1彡1.2 ;自激振荡腔室的腔长L与腔径R之比小于1.2，即L/R <1.2。脉冲喷嘴的振荡性能将会降低，甚至消失。
[0006]当65度〈a ^ 90度时，钻井液流过自激振荡脉冲喷嘴时，只有少量的钻井液会受到下碰撞壁的反射作用，进入到振荡腔室。因此连续钻井液受到的反馈一放大作用不足，与原有钻井液的连续射流相比，钻井液的脉冲性能有限。
[0007]当α >90度时，工作中，部分钻井液受到下碰撞壁的反射作用，进入振荡腔。由于反射至自激振荡腔室腔壁、上碰撞壁的距离较大，无法获得自激振荡腔室的腔壁、上碰撞面的反馈作用；所以这部分钻井液只受到下碰撞壁的反射作用，返回入射钻进液。入射钻井液不仅没有受到反馈一放大的作用，而且连续钻井液流体冲击力、流速等在一定程度上都受到影响，降低产生的井底的冲击力、井底的流速。
[0008]本实用新型与现有的自激振荡脉冲射流喷嘴比较，有以下有益效果:
[0009]1、本实用新型所述喷嘴包括间隔振荡腔室，各振荡腔室体积相等、相互间隔、互不干扰。工作中，钻井液受到下碰撞壁的反射作用，进入间隔振荡腔室。在振荡腔室内，钻井液受到腔壁、上碰撞壁的反馈作用，返回至自激振荡腔室入口分理处。当反射的钻井液与分离处的钻井液相匹配时，则可以提高钻井液的井底压力，射流的脉动速度。另外，钻井液在互相间隔的振荡腔室中，可以减少大量无规则碰撞、干扰，降低自激振荡脉冲喷嘴的水力能量损失。因此，可以充分发挥钻井液的脉动性能，延长脉冲射流喷嘴的使用寿命。
[0010]2、本实用新型自激振荡腔室的几何形状选择余地大。选择喷嘴时，可以选择或调整不同几何形状腔室。从而形成较好的井底冲击压力脉动幅值、井底流速值；提高对切削齿的清洁、冷却效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1本实用新型喷嘴的椭圆型振荡腔室剖视图
[0012]图2本实用新型喷嘴的椭圆型振荡腔室俯视图。
[0013]图中标记:1.入口喷嘴双圆弧流道，2.入口喷嘴，3.上碰撞面，4.腔壁，5.自激振荡腔室，6.下碰撞面，7.出口喷嘴，8.管体。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体附图，进一步说明本实用新型的具体实施方法:
[0015]一种自激振荡脉冲射流喷嘴包括入口喷嘴2、自激振荡腔室5、出口喷嘴7。其特征是常规自激振荡脉冲射流喷嘴的自激振荡腔室为轴向对称的腔室。本实用新型提出自激振荡腔室5为间隔的振荡腔室。因为互相间隔的振荡腔室的脉冲喷嘴，能够减轻钻井液受到的钻头旋转的作用，以及喷嘴内部的环空回压影响；所以，这种脉冲喷嘴能够更好地进行水力辅助破岩，提高井底的清洁能力。
[0016]图2是本脉冲射流喷嘴的自激振荡腔室5的俯视图，腔室为椭圆型。自激振荡腔室5的轮廓由两段以上的半径不相等的非同心圆弧构成。相邻圆弧之间通过相切点(如图A、B)连接，关于轴线OC对称，相邻振荡腔室轮廓曲线之间采用圆弧或者椭圆弧连接。
[0017]前述本实用新型基本例及其各进一步选择例可以自由组合，形成多个实例，均在本实用新型可采用并要求保护的实施例，在此不做穷举，本领域的技术人员可知有众多组口 ο
【权利要求】
1.一种自激振荡脉冲射流喷嘴，由入口喷嘴(2)、自激振荡腔室(5)、出口喷嘴(7)组成；其特征在于自激振荡腔室(5)为间隔腔室；自激振荡腔室数量为3?6个，自激振荡腔室(5)采用椭圆型振荡腔室、或叶片型振荡腔室、或矩形振荡腔室的一种；入口喷嘴(2)上方为入口喷嘴双圆弧流道(1)，下面为自激振荡腔室(5);自激振荡腔室(5)由上碰撞面(3 )、腔壁(4 )、下碰撞面(6 )构成，上碰撞面(3 )为截锥面，下碰撞面(6 )为截锥面，腔壁(4 )为平面；出口喷嘴的出口(7)为圆柱型，整个脉冲射流喷嘴位于管体(8)的中心部位。
2.根据权利要求1所述的自激振荡脉冲射流喷嘴，其特征是出口喷嘴(7)中心轴线AB与下碰撞面(6)的截锥面反向延长线EC的夹角为α，其角度55度彡α彡65度。
3.根据权利要求1所述的自激振荡脉冲喷嘴，其特征是自激振荡腔室(5)的长度L与自激振荡腔室(5)的腔径R之比为:1.2彡L/R^ 1.4。
4.根据权利要求1所述的自激振荡脉冲喷嘴，其特征在于出口喷嘴(7)内径D2与入口喷嘴内SD1之比为:1 ^ D2ZD1 ^ 1.2。
【文档编号】E21B10/61GK203961806SQ201420258866
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】杨迎新, 刘兴铎, 况雨春, 李二帅, 刘芸芸 申请人:西南石油大学