油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭。主要解決現(xiàn)有普通噴嘴合金鉆頭射流到達(dá)井底的水力能量低，井底流場(chǎng)水力能量分布差，水力破巖及清巖作用差，漩渦對(duì)合金鉆頭沖蝕高的問(wèn)題。其特征在于：甲噴嘴(2)在主體(1)上面Ⅰ象限內(nèi)，乙噴嘴(3)在主體(1)上面Ⅱ象限內(nèi)，丙噴嘴(4)在主體(1)上面Ⅲ象限內(nèi)，丁噴嘴(5)在主體(1)上面Ⅳ象限內(nèi)，甲噴嘴(2)和丙噴嘴(4)高出主體(1)上面55毫米，乙噴嘴(3)和丁噴嘴(5)高出主體(1)上面35毫米。該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭具有提高射流到達(dá)井底的水力能量，改善井底流場(chǎng)水力能量分布，增強(qiáng)水力破巖及清巖作用，減少局部漩渦對(duì)合金鉆頭沖蝕的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】油田鉆井用長(zhǎng)卩員嘴合金鉆頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油田鉆井所用的鉆頭，尤其是油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭。

【背景技術(shù)】
[0002]在油田鉆井領(lǐng)域中，普通噴嘴合金鉆頭的噴嘴長(zhǎng)短一致，在鉆進(jìn)中利用鉆井液通過(guò)噴射式鉆頭噴嘴時(shí)，所產(chǎn)生的高速射流水力破巖及清巖作用，提高機(jī)械鉆速，冷卻鉆頭。而現(xiàn)有普通噴嘴合金鉆頭存在:普通噴嘴合金鉆頭射流出噴嘴后，鉆井泥漿液固雙相流的沖蝕，水力噴射處于噴射的擴(kuò)散區(qū)，高壓區(qū)和低壓區(qū)不明顯，鉆頭處存在重復(fù)破碎，削弱了漫流對(duì)井底巖屑的橫掃作用，水力效應(yīng)沒(méi)有完全發(fā)揮、水力能量有所損失，局部漩渦對(duì)合金鉆頭沖蝕嚴(yán)重，在快速鉆進(jìn)中易泥包鉆頭，嚴(yán)重影響鉆進(jìn)效率和合金鉆頭的使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有普通噴嘴合金鉆頭射流到達(dá)井底的水力能量低，井底流場(chǎng)水力能量分布差，水力破巖及清巖作用差，漩渦對(duì)合金鉆頭沖蝕高的問(wèn)題。本發(fā)明提供一種油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭。該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭具有提高射流到達(dá)井底的水力能量，改善井底流場(chǎng)水力能量分布，增強(qiáng)水力破巖及清巖作用，減少局部漩渦對(duì)合金鉆頭沖蝕的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭包括主體、甲噴嘴、乙噴嘴、丙噴嘴以及丁噴嘴。甲噴嘴、乙噴嘴、丙噴嘴以及丁噴嘴在主體上面，甲噴嘴在主體上面I象限內(nèi)，乙噴嘴在主體上面II象限內(nèi)，丙噴嘴在主體上面III象限內(nèi)，丁噴嘴在主體上面IV象限內(nèi)，甲噴嘴和丙噴嘴高出主體上面55毫米，乙噴嘴和丁噴嘴高出主體上面35毫米。
[0005]本發(fā)明具有如下有益效果:該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭由于采用甲噴嘴、乙噴嘴、丙噴嘴以及丁噴嘴在主體上面，甲噴嘴在主體上面I象限內(nèi)，乙噴嘴在主體上面II象限內(nèi)，丙噴嘴在主體上面III象限內(nèi)，丁噴嘴在主體上面IV象限內(nèi)，甲噴嘴和丙噴嘴高出主體上面55毫米，乙噴嘴和丁噴嘴高出主體上面35毫米的結(jié)構(gòu)。利用長(zhǎng)短噴嘴不對(duì)稱(chēng)組合，高壓區(qū)和低壓區(qū)相對(duì)集中，極大地提高了射流到達(dá)井底的水力能量，從而提供了一個(gè)較好的井底液流場(chǎng)，低壓區(qū)面積較大，因而清巖效果更好；所產(chǎn)生的井底壓力對(duì)清巖效果更好，水力破巖作用得到提高。所以說(shuō)該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭具有提高射流到達(dá)井底的水力能量，改善井底流場(chǎng)水力能量分布，增強(qiáng)水力破巖及清巖作用，減少局部漩渦對(duì)合金鉆頭沖蝕的特點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]附圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖中1-主體，2-甲噴嘴，3-乙噴嘴，4-丙噴嘴，5-丁噴嘴。

【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
由附圖所示，該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭包括主體1、甲噴嘴2、乙噴嘴3、丙噴嘴4以及丁噴嘴5。甲噴嘴2、乙噴嘴3、丙噴嘴4以及丁噴嘴5在主體I上面，甲噴嘴2在主體I上面I象限內(nèi)，乙噴嘴3在主體I上面II象限內(nèi)，丙噴嘴4在主體I上面III象限內(nèi)，丁噴嘴5在主體I上面IV象限內(nèi)，甲噴嘴2和丙噴嘴4高出主體I上面55毫米，乙噴嘴3和丁噴嘴5高出主體I上面35毫米。
[0009]該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭是在不增加地面泥漿泵功率的條件下，利用射流動(dòng)力學(xué)原理對(duì)鉆頭水力系統(tǒng)和射流發(fā)生裝置進(jìn)行優(yōu)化，縮短鉆頭上噴嘴出口到井底的距離，減少射流出噴嘴后巨大的功率和壓力損失，從而提高射流到達(dá)井底的水力能量，增強(qiáng)水力破巖能力。改進(jìn)后，井底流場(chǎng)水力能量分布得到改善，渦心與射流區(qū)的距離增加，漩渦邊界流體切入到漫流層中并附壁上返，漩渦強(qiáng)度減弱，漫流區(qū)厚度與速度增加，攜巖能力提高，清洗與冷卻能力增強(qiáng)，對(duì)合金鉆頭沖蝕降低。
[0010]對(duì)現(xiàn)有噴嘴的結(jié)構(gòu)和形狀調(diào)整、設(shè)計(jì)，使得水力噴射等速核長(zhǎng)度超過(guò)噴嘴到切削面的距離，發(fā)揮最大的水力效應(yīng)。在一定的條件下，射流的噴射速度每秒達(dá)到160?180米，沖擊力達(dá)到600?700公斤，甚至更高，實(shí)現(xiàn)該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭的高壓噴射輔助破巖及清巖作用，該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭更接近井底巖面，根據(jù)淹沒(méi)非自由射流的理論計(jì)算，在相同水力參數(shù)下，應(yīng)用兩個(gè)長(zhǎng)度為55毫米的長(zhǎng)噴嘴和兩個(gè)長(zhǎng)度為35毫米普通噴嘴對(duì)稱(chēng)安裝的鉆頭，其井底巖面上的射流軸心動(dòng)壓力、沖擊力和水馬力可分別提高48%、25%和22%，提高了井底漫流速度，還起到了清洗鉆頭的作用。該油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭在20支鉆井隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，200 口井實(shí)驗(yàn)。與現(xiàn)有噴嘴合金鉆頭相比，平均機(jī)械鉆速由31.46m/h提高到42.56m/h，提高了 35.3% ;平均建井周期由5.34天縮短到4.89天，縮短了 8.43%?？诰ň芷诮档?.45天。
【權(quán)利要求】
1.一種油田鉆井用長(zhǎng)噴嘴合金鉆頭，包括主體(I)、甲噴嘴(2)、乙噴嘴(3)、丙噴嘴(4)以及丁噴嘴(5)，其特征在于:甲噴嘴(2)、乙噴嘴(3)、丙噴嘴(4)以及丁噴嘴(5)在主體(I)上面，甲噴嘴(2)在主體(I)上面I象限內(nèi)，乙噴嘴(3)在主體(I)上面II象限內(nèi)，丙噴嘴(4)在主體(I)上面III象限內(nèi)，丁噴嘴(5)在主體(I)上面IV象限內(nèi)，甲噴嘴(2)和丙噴嘴⑷高出主體⑴上面55毫米，乙噴嘴(3)和丁噴嘴(5)高出主體⑴上面35毫米。
【文檔編號(hào)】E21B10/61GK104453724SQ201410552935
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】李國(guó)慶, 韓昌, 袁國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 大慶石油管理局