[实用新型]超高压喷射器

说明书

本实用新型是石油矿场机械技术用于石油钻井实现超高压喷射的一种井下工具。

目前，石油钻井行业已普遍采用喷射钻井技术，钻头压力降一般为8～12MPa，由于地面设备能力制约，上述钻头压力降仅仅起到清洗井底作用，达不到基本水力破岩效果。

为解决这个问题，在80年代未，美国Grace钻井公司与FLowdrice公司联合研制高压射流钻井系统《国外钻井技术))1995年第6期第5页即：超高压泵，超高压水龙头，超高压内同心合金管，在地面增压后送到井下钻头喷嘴，结构复杂，可靠性差，成本太高，至今没有成果问世。石油钻井超高压喷射由于设备能力及安全问题没有解决，还处一探讨阶段，至今没有突破。

本实用新型目的提供一种用超高压喷射器产生70～140MPa超高压的钻头压力降进行超高压喷射钻井，提高钻井效率。

本实用新型目的是这样实现的：在钻头之上接一个外筒内装有阀式的活塞往复运动机构和产生超高压的增压机构，流入外筒内的钻井液压力大于外筒外的压力，在内外压力差作用下，推动活塞上行后与阀接触，液流被阻断产生水击压力，再推动活塞下行运动，活塞面积大于柱塞面积，柱塞挤压钻井液，压力腔产生超高压，使钻头嘴咀产生超高压的压力降。

它的优点是在不改变地面设备和不增加地面设备情况下，用超高压高速运动的脉冲水力射流反复冲蚀敲打岩石，超高压脉冲射流比普通连续射流大许多倍，使岩石容易产生破碎。

本实用新型主要由往复运动机和超高压增压机构两大部分组成。具体结构由以下实施及其附图给出。

附图序号1～8是根据本实用新型提出的往复运动机构剖面图。

下面结合附图序号1～8详细说明，依据本实用新型提出的阀式运动机构具体细节及工作情况。

本机构主要由阀座(1)、阀(2)、活塞(6)、(7)、活塞杆(5)，缸筒(8)组成。阀座(1)的内孔与环空(A)连通的，阀(2)位于其中，把高压腔(B)与低压环空(A)隔开，组成往复方向控制机构主体。在活塞杆(5)上装着两个不同直径的活塞(6)和(7)、活塞(7)直径大于活塞(6)的直径，两个活塞之间空腔(C)与环空连通组成低压腔，钻井液(Q)，流入后充满高压腔(B)和(D)，由于活塞(7)的面积大于活塞(6)的面积，产生活塞(7)的向上推力大于活塞(6)的阻力，迫使活塞杆(5)上行，上行到与阀(2)平面接触时，阀闭合，上部通道被阻断，水击压力猛然上升，形成很大推力推动活塞(6)下行，下行到限位套(4)处时，阀(2)被限位套挡住，活塞(6)再下行3～5毫米，由于高压腔(B)压力大于环空压力(A)，阀(2)质量小于活塞杆组件质量，阀(2)快速返回，如此反复不断地进行。

活塞(6)直径70～150毫米，活塞(7)直径85～180毫米，活塞(6)与活塞(7)面积比0.5-0.8。阀(2)杆部直径20-60毫米。低压腔(A)出口直径10～40毫米，低压腔(C)出口直径15～50毫米。

活塞采用耐高温，耐磨聚四氟乙烯材料V型密封，阀(2)和活塞杆端部采用YG11硬质合金。缸筒(8)采用42CrMo材料，碳氮硼共渗热处理处理表面硬度HRc55以上。

附图序号9～14是根据本实用新型提出的超高压增压机构的剖面图。

下面结合附图序号9～14详细说明依据本实用型提出的超高压增压机构具体结构及工作情况。

增压机构主要由柱塞(10)，分流器(12)，衬套(13)，单向阀(14)等主要零件组成。柱塞(10)通过有1∶10锥度的接头与活塞杆(5)连接起来，动力通过这部分传到柱塞(10)上。

钻井液从活塞杆(5)上的孔D流出后，一部分通过分流器(12)流入钻头大喷嘴H，一部分通过单向阀(14)和高压腔G流向小喷嘴T。

活塞杆(5)往复运动带动柱塞(10)也做往复运动，活塞(6)的面积大于柱塞(10)面积，形成往复的超高压增压机构，作用力的比值等于活塞(6)与柱塞(10)面积比值，活塞上行与阀(2)平面接触时，很大的水击压力作用在活塞(6)上，对柱塞(10)形成很大的推力。活塞下行时，一部分钻井液从大喷嘴H流出，按常规清洗井底。另一部分流入压力腔G，由于单向阀(14)阻断，而小喷嘴T直径很小，柱塞(10)挤压钻井液而使压力增高，从小喷嘴T喷射出超高压的脉动的射流。

柱塞(10)直径15～70毫米，大喷嘴H直径7～20毫米，小喷嘴T直径2～6毫米，衬套(13)的材料YG8，柱塞(10)的材料38CrMoAl，硬度HRC＞64。