[实用新型]用于钻探钻头的三角形喷嘴

说明书

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。

背景技术：

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、钻井速度和使用寿命。

附图说明：

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：

下面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1，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1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1，入口处和内部流道1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1，入口处和内部流道1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30°、80°的任意三角形，出口处的三角形当量直径为13.8mm，是入口直径的0.48。

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。