距离，从而减少粒子射流运行过程中的能量损耗，有效提高了粒子射流的能量利用率，提高了粒子射流破岩效率。同时由于距井底的距离较短，缩短了粒子射流至井底运动距离，有效避免了粒子冲击岩石后反弹和后续冲击粒子之间的碰撞，避免了粒子间碰撞对井底流场的影响，从而改善钻头的井底流场，更有利于粒子和岩肩上返，同时也有利于粒子冲击能量的充分利用。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的结构示意图。
[0019]图2是图1的仰视结构示意图。
[0020]图中:1、钻头本体2、钻头刀翼3、喷嘴外套4、内喷嘴5、切削齿6、钻头内腔7、喷嘴上部流道8、内喷嘴流道。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步描述:
[0022]如图1?图2所示，本发明所述的粒子射流冲击破岩钻头，包括钻头本体1、钻头刀翼2、喷嘴外套3、内喷嘴4及切削齿5，钻头本体1内上部设置钻头内腔6，钻头内腔6底部设置与钻头内腔6连通的喷嘴流道，喷嘴流道底部贯穿钻头本体1，喷嘴流道包括喷嘴上部流道7和喷嘴下部流道，内喷嘴4安装在喷嘴下部流道内，内喷嘴4内形成内喷嘴流道8，内喷嘴4与喷嘴下部流道之间设置喷嘴外套3，喷嘴外套3的末端露出钻头本体1底部，钻头本体1内设置三个内喷嘴4，内喷嘴4直径存在级差。喷嘴外套3通过螺纹和喷嘴下部流道连接，内喷嘴4烧结在喷嘴外套3内部，内喷嘴4和喷嘴外套3形成一个整体。喷嘴外套3材质为不锈钢，内喷嘴4材质为硬质合金。钻头内腔6表面镀镍。喷嘴外套3末端距离井底的距离为20mm?40mm。内喷嘴4包括上部的圆锥段和下部圆柱段，圆锥段的侧壁为向内凹的弧面，圆锥段的长度与圆柱段的长度为1:6，圆柱段的内径和壁厚的比为1:4，圆柱段内径范围为7mm?18mm，内喷嘴4轴线与钻头本体1轴线的夹角范围0°?10°。三个内喷嘴4的直径比为0.95: 1.15: 1.60，相邻内喷嘴4之间的角度为120°，内喷嘴4位置平均布置。钻头刀翼2设置为三个，每相邻的两个钻头刀翼2之间设置一个内喷嘴4，钻头刀翼2之间的夹角为120°，钻头刀翼2背面为平面，钻头刀翼2上的切削齿5的数量为6?7个，钻头刀翼2底部距离钻头本体1底部之间的距离为120?160mm。
[0023]混合液进入钻头本体1后，首先经过钻头内腔6，再进入喷嘴上部流道7，从内喷嘴流道8喷出之后，从钻头本体1喷出高速冲击岩石，实现了岩石的破碎效率，提高了钻头破岩效率。钻头本体1的下部为钻头刀翼2，钻头采用三刀翼，钻头刀翼之间的横向距离较大；钻头刀翼2最下部距离钻头本体1的最下部之间纵向距离大；两个方面的因素使钻头刀翼2之间的空间较大，这样可以保证完成冲击岩石后的粒子能够得到及时的上返，顺利的离开井底，同时避免对钻头本体1和钻头刀翼2的冲蚀磨损。
【主权项】
1.一种粒子射流冲击破岩钻头，包括钻头本体(1)、钻头刀翼(2)、喷嘴外套(3)、内喷嘴(4)及切削齿(5)，其特征在于:钻头本体(1)内上部设置钻头内腔￠)，钻头内腔(6)底部设置与钻头内腔(6)连通的喷嘴流道，喷嘴流道底部贯穿钻头本体(1)，喷嘴流道包括喷嘴上部流道(7)和喷嘴下部流道，内喷嘴(4)安装在喷嘴下部流道内，内喷嘴(4)与喷嘴下部流道之间设置喷嘴外套(3)，喷嘴外套(3)的末端露出钻头本体(1)底部，钻头本体(1)内设置三个内喷嘴(4)，内喷嘴(4)直径存在级差。2.根据权利要求1所述的粒子射流冲击破岩钻头，其特征在于:喷嘴外套(3)通过螺纹和喷嘴下部流道连接，内喷嘴(4)烧结在喷嘴外套(3)内部，内喷嘴(4)和喷嘴外套(3)形成一个整体。3.根据权利要求1或2所述的粒子射流冲击破岩钻头，其特征在于:喷嘴外套(3)材质为不锈钢，内喷嘴(4)材质为硬质合金。4.根据权利要求1所述的粒子射流冲击破岩钻头，其特征在于:钻头内腔(6)表面镀镍。5.根据权利要求1所述的粒子射流冲击破岩钻头，其特征在于:喷嘴外套(3)末端距离钻头本体⑴底部的距离为20mm?40mmo6.根据权利要求1所述的粒子射流冲击破岩钻头，其特征在于:内喷嘴(4)包括上部的圆锥段和下部圆柱段，圆锥段的侧壁为向内凹的弧面，圆锥段的长度与圆柱段的长度为1:6，圆柱段的内径和壁厚的比为1:4，圆柱段内径范围为7mm?18mm，内喷嘴⑷轴线与钻头本体(1)轴线的夹角范围0°?10°。7.根据权利要求1所述的粒子射流冲击破岩钻头，其特征在于:三个内喷嘴(4)的直径比为0.95: 1.15: 1.60，相邻内喷嘴(4)之间的角度为120°，内喷嘴(4)位置平均布置。8.根据权利要求1所述的粒子射流冲击破岩钻头，其特征在于:钻头刀翼(2)设置为三个，每相邻的两个钻头刀翼(2)之间设置一个内喷嘴(4)，钻头刀翼(2)之间的夹角为120°，钻头刀翼(2)背面为平面，钻头刀翼(2)上的切削齿数量为6?7个，钻头刀翼(2)底部距离钻头本体(1)底部之间的距离为120?160mm。
【专利摘要】本发明属于石油钻井领域，特别涉及一种粒子射流冲击破岩钻头，包括钻头本体、钻头刀翼、喷嘴外套、内喷嘴及切削齿，钻头本体内上部设置钻头内腔，钻头内腔底部设置与钻头内腔连通的喷嘴流道，喷嘴流道底部贯穿钻头本体，喷嘴流道包括喷嘴上部流道和喷嘴下部流道，内喷嘴安装在喷嘴下部流道内，内喷嘴和喷嘴下部流道之间设置喷嘴外套，喷嘴外套的末端露出钻头本体底部，钻头本体内设置三个内喷嘴，喷嘴直径存在级差。本发明可以有效提高钻头的破岩效率，提高石油钻井机械钻速。可以防止钻头在钻井过程中发生偏转。利用专用的粒子射流冲击牙轮钻头，既可以提高牙轮钻头机械钻速，同时可以有效防止井斜。
【IPC分类】E21B10/38, E21B10/36, E21B7/16
【公开号】CN105275402
【申请号】CN201510770661
【发明人】赵健, 张贵才, 徐依吉, 李建波, 周毅, 李庆陆, 黄泽超, 王瑞英, 蔡春雷, 毛炳坤, 靳纪军
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月12日