专利名称：用于牙轮钻头的长弯形喷管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的用于牙轮钻头的长弯形喷管，它是属于对现有的牙轮钻头的加长喷管的改进。它主要是通过使加长喷管具有一定向内的弯曲度和优化合理的流道设计，使得射流的冲击点和牙轮钻头牙齿与岩石的接触点有一个合理的距离，从而克服井底的“压持效应”。该实用新型主要是由导流管、弯管及喷嘴等组成。
在钻井工程中所使用的各种牙轮钻头喷嘴均安装在钻头的基体上，其喷嘴出口距井底较远，一般在110～140毫米之间，从而使得洗井液射流在到达井底之前需要经过较长的路程，大量的水功率在沿途损失，使到达井底的水功率很低。另外，由于牙轮钻头的结构特点，也决定了喷嘴需以10～13°的外倾角安装在钻头上，这样就导致有部分射流要冲击到井底的外圈上，部分射流要冲击到近井底的井壁上，这不仅不利于稳定井壁和集中水力能量破岩，也不利于整个井底的岩屑的清除，尤其是井底中心区域的岩屑更难清除，严重地影响了钻进速度的提高。目前，尽管在牙轮钻头上使用了加长喷管，可大大地缩短喷距、提高井底的水功率，但喷嘴的不可换性，限制了使用的方便；同时，由于加长喷管仍保持一定程度的外倾角，使射流无法与牙齿联合破岩，也不能从根本上改善井底的清洗条件，另外使用长而薄的硬质合金内衬套，在喷管受到较大弯距时，易发生碎裂，缩短了喷管的实际使用寿命。
本实用新型的目的就在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种新型的用于牙轮钻头的长弯形喷管。它是通过向内弯曲的加长喷管，既可将射流由原来向外一定角度的导引转变成向内一定角度的导引，又可使射流冲击点和钻头牙齿与岩石的接触点有一个合理的距离，以产生水力—机械联合破岩的作用。该实用新型的主要结构是由导流管、弯管及导流喷嘴构成，其主要的技术特征在于导流管、弯管及导流喷嘴是依次串联而成。
附图
即为本实用新型的剖面结构示意图。
附图的图面说明如下1---导流管2---钻头基体3---内表面4---弯管
5---密封圈6---喷嘴7---卡簧8---牙轮为了更好地实现本实用新型的上述目的，本实用新型的设计者将导流管(1)设计成为直圆管形状，其弯管(4)则设计成其纵向轴线具有一定弯曲度的圆管，并使导流管(1)与弯管(4)为一体，然后将其喷嘴(6)用卡簧(7)和密封圈(5)固定在弯管(4)的一端。
下面将结合附图和实施例来详叙本实用新型的结构特点在实际设计和制造当中，本实用新型的设计者是用高强度的合金钢材料来制造该长弯形喷管，即采用机械加工的方法将合金钢加工成所要求的变截面的直圆管，再根据设计要求加工出不同尺寸的内孔段及密封槽和卡簧槽，然后再用成熟的弯管技术和模具在保证内孔变形要求的前提下，将直圆管弯成设计的弯曲状，最后对其内表面及端面进行碳氮共渗或进行等离子喷涂，使其到达设计的硬度要求。利用卡簧和密封圈将常规牙轮钻头的标准喷嘴固定在弯管的下端。这样，就可使得本长弯形喷管具有较大尺寸的流道，从而降低了流速，减少了对内壁的冲蚀现象。弯管下端所安装的牙轮钻头用的标准喷嘴可根据要求随意更换。本实用新型也可采用硬质材料整体成型的方法，不使用合金钢外套，如采用硬质合金注射成型或金属陶瓷浇铸、烧结成型，并保证一定的壁厚。
在实际使用当中，操作者将原来牙轮钻头的喷嘴从水眼中取出，再将本实用新型的长弯形喷管的上端插入水眼中，并按设计的弯曲方向要求将长弯形喷管焊接在牙轮钻头上，可根据实际要求焊接1～2只。由于本实用新型是在大量的试验和理论分析、计算的基础上，根据钻头井底流场及清岩的要求，针对现有牙轮钻头和加长喷管的不足而设计和制造的，其目的是提高钻井的速度和效益。另一方面，优化合理的结构设计，强化了对钻头牙齿的清洗，同时由于喷管向内弯曲，使得牙轮钻头在采用一支或两支长弯形喷管时，射流在井底形成定向流动的良好流场，并有效地克服了井底的“压持效应”，可大大地改善井底清洗效果，提高钻进速度。试验结果表面牙轮钻头采用本实用新型的长弯形喷管，可使钻进速度提高50％以上，尤其在深井的钻进中，克服“压持效应”明显，钻速提高显著，并使其使用寿命与钻头的寿命达到同步。
权利要求1.用于牙轮钻头的长弯形喷管，它是由导流管(1)、弯管(4)及喷嘴(6)构成，其特征在于导流管(1)、弯管(4)及喷嘴(6)是依次串联而成，并在其各部件的内壁进行表面硬化处理，形成内表面(3)。
2.根据权利要求1所述的用于牙轮钻头的长弯形喷管，其特征在于导流管(1)为直圆管，弯管(4)是其纵向轴线具有一定弯曲度的圆管，导流管(1)与弯管(4)为一体，其喷嘴(6)则是用卡簧(7)和密封圈(5)固定在弯管(4)的一端。
专利摘要一种新型的用于牙轮钻头的长弯形喷管，它是属于对现有的牙轮钻头的加长喷管的改进。它主要是通过使加长喷管具有一定向内的弯曲度和优化合理的流道设计，使得射流的冲击点和牙轮钻头牙齿与岩石的接触点有一个合理的距离，从而达到与机械联合破岩的目的；向内倾斜的射流在井底形成合理流场，克服了井底的“压持效应”；该实用新型主要是由导流管、弯管及喷嘴等组成。
文档编号E21B10/18GK2245113SQ9520159
公开日1997年1月15日 申请日期1995年2月9日 优先权日1995年2月9日
发明者王瑞和, 沈忠厚, 朱国新 申请人:石油大学(华东)