[发明专利]石油钻井钻头喷嘴

说明书

本发明涉及在石油钻井钻头上用于高压喷射钻井工艺技术的一种随钻进变嘴径钻头喷嘴。

由于在石油钻井中研究和推广了高压喷射钻井工艺技术，钻井速度有了很大提高。但在研究高压喷射钻井工艺技术中，在地面泵功率一定的条件下如何充分利用泵功率的问题悬而未决。随钻进过程中井内环空压力损耗的逐渐增加，使实际泵功率随之而逐渐上升，要求钻头喷嘴直径也相应随井深的增加而逐渐增大，但是目前的喷嘴直径设计是按钻头预计钻达的井深及其它条件设计的，喷嘴直径始终保持不变。例如，一只钻头可钻达2000米，按第一只钻头下井时，目前喷嘴直径只能按2000米设计。这种设计使钻头在工作前期很长井段内喷嘴直径偏大，不能充分利用泵功率。又如，1200米井深的调整井，目前可以一只钻头完钻，钻头喷嘴只能按加重后的密度和1200米的井深来设计，相对钻井液加重前很长井段所要求的喷嘴直径偏大，不能充分利用泵功率来提高钻速，浪费了泵功率。因而不适于钻头下井初始井深所要求的较小的喷嘴直径，使钻头工作的较长井段的泵压偏低，不能达到高压喷射钻井技术的要求。其结果降低了钻头的水马力和泵功率，降低了钻进过程中水力辅助破岩效果，导致钻头的早期磨损，降低了钻头的使用寿命和钻头进尺，增加了起下钻时间和工人的劳动强度。

本发明的目的在于克服上述目前技术中的缺点，而提出一种使喷嘴直径随钻进逐渐变大，达到全井钻进过程中基本保持泵压恒定，充分利用泵功率来提高机械钻速的随钻进变嘴径钻头喷嘴。

本发明的目的可通过以下技术方案达到：在以钻头钻达井深设计的碳化钨喷嘴孔上镶内衬套，衬套采用经热处理（淬火）的硬度达到Rc55-62的T10工具钢制成，衬套的出口内径按钻头下井初始井深来设计;或在碳化钨喷嘴出口端连接出口套。

上述钻头喷嘴，当在碳化钨喷嘴出口端连接出口套时，可在碳化钨喷嘴套装外套，出口套与外套可螺纹连接;衬套可用与T10工具钢具有相应硬度的其它适用材质加工，而出口套可采用与衬套同材质加工;衬套与碳化钨喷嘴可用粘和剂粘接。

本发明与现有钻头喷嘴相比有如下效果：

由于硬度Rc55-62的适用材质的直径具有在钻井液高速冲蚀下逐渐增大的特点，因而随井深的增加保持泵压不变。当钻头钻达设计井深前，直径逐渐增大到接近或等于碳化钨喷嘴直径，碳化钨喷嘴直径开始工作，此时喷嘴直径不再增大，直至钻达设计井深，保持了泵压的恒定。

图1是本发明的半剖结构示图。

图2是图1上衬套2另一实施例半剖结构示图。

下面结合附图对本发明做进一步说明：

由附图1所示，因钻头上通用碳化钨喷嘴的硬度高，在高压、高速钻井液喷射下不被冲蚀，其孔径不变。可是碳化钨喷嘴1直径是按钻头钻达的井深来设计，在此喷嘴上镶内衬套2，衬套2由经热处理（淬火）的硬度达到Rc55-62的T10工具钢制成，衬套2的出口内径按下井初始井深来设计。

或在碳化钨喷嘴6上出口端部连接出口套5，出口套5采用经热处理其硬度达到Rc55-62的T10工具钢制成。

上述钻头喷嘴，可用其它与T10工具钢相同硬度的适用钢材制成衬套2，衬套2可采用粘接在碳化钨喷嘴1的孔内。当在碳化钨喷嘴6上出口端部连接出口套5时，可在喷嘴6上套装与出口套同硬度的外套3，可采用其它与T10工具钢相同硬度的适用钢材制成出口套5和外套3;出口套5与外套3螺纹连接，之间有垫圈4。

本发明的技术特征是在以钻头钻达井深设计的碳化钨喷嘴孔上镶有衬套2，而衬套2的出口处内径要按钻头下井初始井深来设计;二者（1、2）可用粘和剂粘接。当按图2连接出口套5时，喷嘴1上套装的外套3也可采用普通钢来加工。