用于径向水平井的自旋转喷射钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于径向水平井的自旋转喷射钻头，其包括钻头本体和旋转喷射头，钻头本体后端连接高压软管，前端连接旋转喷射头，旋转喷射头后端流体通道内部设有多条螺旋沟槽，旋转喷射头设有若干喷射孔，喷射孔包括主喷射孔、辅助喷射孔和推进喷射孔，主喷射孔设在旋转喷射头最前端，辅助喷射孔圆周均匀分布在旋转喷射头前端圆弧面上，推进喷射孔圆周均匀分布在旋转喷射头中部弧形凹槽内。本实用新型利用高压流体自身能量产生旋转射流，一边喷射一边旋转，使得射流打击面不断变化，减小了淹没状态下的水垫效应，提高了喷射效率，并起到了扩孔的作用，有助于排屑和钻头向前推进，且结构简单，制造方便。
【专利说明】用于径向水平井的自旋转喷射钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油、天然气开采和油气田增产作业装置领域，尤其是一种用于径向水平井的自旋转喷射钻头。
【背景技术】
[0002]径向水平井技术是指利用高压水射流喷射方法在一口井的同一个产层或不同产层内沿径向钻出一个或多个水平井眼，达到增加油气通道，提高油气藏动用程度的一种高效的油气井增产技术。该技术既可以在新井中实施，又可以在老井中应用，非常适合于开发低渗透油层、薄油层、裂缝性油层以及岩性圈闭油藏，特别适用于煤层气和页岩气开采。其中采用何种高压喷射钻头能够快速顺畅的在地层中钻出壁面规则20_左右的孔眼是径向水平井的关键技术之一。目前常用于径向水平井的高压喷射喷头，一般有两种，一种是单孔连续喷射喷头，一种是多孔自进式喷头。这两种喷头都是以连续直射流冲击破坏方式对岩层进行破碎的。当射流流体的瞬时冲击力大于岩层的抗压强度时，岩石就会发生破碎。而在淹没状态下，连续射流易产生水垫效应，降低了射流破岩的效率。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有高效喷射效率的用于径向水平井的自旋转喷射钻头。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型包括钻头本体和旋转喷射头，所述钻头本体前端密封安装有能够在其内转动的所述旋转喷射头，后端连接有高压软管，所述旋转喷射头内部形成有流体通道，该流体通道后端设有多条螺旋沟槽，所述旋转喷射头前端形成有圆弧面，外周壁上形成有弧形凹槽，该旋转喷射头上还设有多个与所述流体通道相连通的喷射孔，所述喷射孔包括一主喷射孔、多个辅助喷射孔和多个推进喷射孔，所述主喷射孔设在旋转喷射头圆弧面的最前端，该主喷射孔中心线与所述钻头本体中心轴线共线，多个所述辅助喷射孔周向均布在旋转喷射头圆弧面上，每个所述辅助喷射孔中心线与所述钻头本体中心轴线形成夹角α，其夹角α在20°?50°之间，多个所述推进喷射孔周向均布在旋转喷射头的弧形凹槽内，每个所述推进喷射孔中心线与所述钻头本体中心轴线形成夹角β，其夹角β在40°?60°之间。
[0005]所述旋转喷射头与钻头本体相连接的外周壁上设有两个沟槽，两个所述沟槽内分别安装有O圈和耐磨环，所述旋转喷射头与钻头本体之间还设有轴承。
[0006]本实用新型的有益效果是:本实用新型利用高压流体自身能量，产生旋转射流，一边喷射一边旋转，使得射流打击面不断变化，减小了淹没状态下的水垫效应，提高了喷射效率，并起到了扩孔的作用，且设有反向推进喷射孔，利于排屑和向前推进。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型用于径向水平井的自旋转喷射钻头的结构示意图；
[0008]图2为图1中A-A剖面图；
[0009]图3为图1的右视图。
[0010]其中:1.钻头本体、2.旋转喷射头、3.推进喷射孔、4.辅助喷射孔、5.主喷射孔、
6.螺旋沟槽、7.0圈、8.耐磨环、9.轴承
【具体实施方式】
[0011]参见图1至图3，本实用新型的用于径向水平井的自旋转喷射钻头包括钻头本体I和旋转喷射头2，所述钻头本体I前端密封安装有能够在其内转动的所述旋转喷射头2，后端连接有高压软管，所述旋转喷射头2内部形成有流体通道，该流体通道后端设有多条螺旋沟槽6，所述旋转喷射头2前端形成有圆弧面，外周壁上形成有弧形凹槽，该旋转喷射头2上还设有多个与所述流体通道相连通的喷射孔，所述喷射孔包括一主喷射孔5、多个辅助喷射孔4和多个推进喷射孔3，所述主喷射孔5设在旋转喷射头2圆弧面的最前端，该主喷射孔5中心线与所述钻头本体I中心轴线共线，多个所述辅助喷射孔4周向均布在旋转喷射头2圆弧面上，每个所述辅助喷射孔4中心线与所述钻头本体I中心轴线形成夹角α，其夹角α在20°?50°之间，多个所述推进喷射孔3周向均布在旋转喷射头2的弧形凹槽内，每个所述推进喷射孔3中心线与所述钻头本体I中心轴线形成夹角β，其夹角β在40°?60°之间。
[0012]所述旋转喷射头2与钻头本体I相连接的外周壁上设有两个沟槽，两个所述沟槽内分别安装有O圈7和耐磨环8，所述旋转喷射头2与钻头本体I之间还设有轴承9。
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0014]一种用于径向水平井的自旋转喷射钻头，由钻头本体1、旋转喷射头2、O圈7、耐磨环8、轴承9等组成。所述钻头本体I直径为15?30mm之间，优选为26mm。参照图2，所述钻头本体I后端连接高压软管，高压流体从此进入。所述钻头本体I前端连接旋转喷射头2，所述钻头本体I和旋转喷射头2之间设有轴承9，旋转喷射头2可相对于钻头本体I旋转运动。所述旋转喷射头2设有两个沟槽，安装有O圈7和耐磨环8，用于密封和支撑作用。所述旋转喷射头2后端流体通道内部设有螺旋沟槽6结构，所述螺旋沟槽6结构由多条螺旋状沟槽组成。所述螺旋沟槽6可以是顺时针方向也可以是逆时针方向，所述螺旋沟槽6的数量为2?6条，优选为3条。所述螺旋沟槽6的长度为0.2?I个螺距，优选为0.5个螺距，螺距为80?200mm之间，优选为100mm。高压流体在流经所述螺旋沟槽6结构时会产生旋冲力，带动所述旋转喷射头2旋转。所述旋转喷射头2设有若干喷射孔，所述喷射孔包括主喷射孔5、辅助喷射孔4和推进喷射孔3。参照图3，所述主喷射孔5设在旋转喷射头2最前端,主喷射孔直径为0.2?2mm之间,优选为0.4?0.6mm之间。主喷射孔5中心线与所述钻头本体I中心轴线共线。高压流体从所述主喷射孔5中射流喷出，达到破岩临界速度，起到冲击破碎正前方岩石的作用。所述辅助喷射孔4设在旋转喷射头2前端圆弧面上，辅助喷射孔4数量为3?6个，圆周均匀分布。所述辅助喷射孔4直径为0.2?2mm之间，优选为0.4?0.6mm之间。所述辅助喷射孔4中心线与所述钻头本体I中心轴线形成夹角α，其夹角α在20°?50°之间，优选为30°。高压流体从辅助喷射孔4中射流喷出，亦能达到破岩临界速度，与主喷射孔5同时产生破岩作用。并且，由于所述旋转喷射头2在旋转运动，辅助喷射孔4不停的变化圆周上的水射流打击面，减小了水垫效应，提高了喷射效率并起到了扩孔作用。所述推进喷射孔3设在所述旋转喷射头2中部弧形凹槽内，圆周均匀分布，数量为4?8个。所述推进喷射孔3直径为0.4?2mm之间，优选为0.6?0.8mm之间。所述推进喷射孔3中心线与所述钻头本体I中心轴线形成夹角β,其夹角β在40°?60°之间，优选为55°。高压流体从所述推进喷射孔3喷出，起到排屑，壁面岩屑堆积，阻塞通道和卡住软管，并且产生反冲力，有助于钻头向前推进。
[0015]使用时在油井垂直段，对套管开孔以后，采用11/4英寸连续油管下部接23mm高压软管和本实用新型提供的自旋转喷射钻头，进行喷射钻进作业。由于高压流体通过螺旋沟槽结构时产生的旋冲力，使得所述旋转喷射头一边旋转一边喷射。辅助喷射孔产生的射流打击面不断变化，减小了淹没状态下的水垫效应，提高了喷射效率，并起到了扩孔的作用；且反向推进喷射孔，产生的射流冲击反力，有助于排屑和钻头向前推进。
[0016]综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本实用新型的范围之内。
【权利要求】
1.一种用于径向水平井的自旋转喷射钻头，其特征在于:包括钻头本体(I)和旋转喷射头(2)，所述钻头本体(I)前端密封安装有能够在其内转动的所述旋转喷射头(2)，后端连接有高压软管，所述旋转喷射头(2)内部形成有流体通道，该流体通道后端设有多条螺旋沟槽￠)，所述旋转喷射头(2)前端形成有圆弧面，外周壁上形成有弧形凹槽，该旋转喷射头(2)上还设有多个与所述流体通道相连通的喷射孔，所述喷射孔包括一主喷射孔(5)、多个辅助喷射孔⑷和多个推进喷射孔(3)，所述主喷射孔(5)设在旋转喷射头(2)圆弧面的最前端，该主喷射孔(5)中心线与所述钻头本体(I)中心轴线共线，多个所述辅助喷射孔(4)周向均布在旋转喷射头(2)圆弧面上，每个所述辅助喷射孔(4)中心线与所述钻头本体(I)中心轴线形成夹角α ,其夹角α在20°?50°之间，多个所述推进喷射孔(3)周向均布在旋转喷射头(2)的弧形凹槽内，每个所述推进喷射孔(3)中心线与所述钻头本体(I)中心轴线形成夹角β，其夹角β在40°?60°之间。
2.按照权利要求1所述的用于径向水平井的自旋转喷射钻头，其特征在于:所述旋转喷射头(2)与钻头本体(I)相连接的外周壁上设有两个沟槽，两个所述沟槽内分别安装有O圈(7)和耐磨环(8)，所述旋转喷射头(2)与钻头本体(I)之间还设有轴承(9)。
【文档编号】E21B10/60GK204024491SQ201420506028
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】吴欣袁, 付胜利, 张恒, 杨文领, 魏臣兴, 范永涛, 刘大伟 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司