自进式钻孔方法及脉冲空化旋转射流喷嘴.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102345441A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102345441A(43)申请公布日2012.02.08(21)申请号201110167983.4(22)申请日2011.06.21(71)申请人中国石油大学(北京)地址102249北京市昌平区府学路18号(72)发明人李根生黄中伟牛继磊马东军田守嶒史怀忠宋先知(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人董惠石(51)Int.Cl.E21B7/18(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称自进式钻孔方法及脉冲空化旋转射流喷嘴(57)摘要本发明涉及到一种自进式钻孔方法及喷嘴。所述自进式钻孔方法由脉冲射流法、空化射流法和旋转射流法耦合形成；其中，在喷嘴内设置的叶轮体在流体的冲击下能够旋转，所述叶轮体旋转时能封闭一部分设置在喷嘴头部正向喷射口和设置在喷嘴上与正向喷射口方向相反的反向喷射口，流体从另一部分正、反向喷射口喷出形成射流，在所述叶轮体的旋转过程中所述正向喷射口交替被封闭而产生所述脉冲射流；通过所述叶轮体的旋转带动进入所述喷嘴内的流体旋转，当产生旋转的所述流体从所述喷射口射时则产生旋转射流；且所述叶轮体的旋转能使喷嘴内中心压力降低而形成空化射流。本发明结合了上述三种射流的优点，可以大大提高钻孔效率，且适合于在地层中进行钻孔。CN102345ACCNN110234544102345461A权利要求书1/2页1.一种自进式钻孔方法，其特征在于，所述自进式钻孔方法由脉冲射流法、空化射流法和旋转射流法耦合形成；其中，在喷嘴内设置的叶轮体在流体的冲击下能够旋转，所述叶轮体旋转时能封闭一部分设置在喷嘴头部的正向喷射口和设置在喷嘴上与所述正向喷射口方向相反的反向喷射口，流体从另一部分正向喷射口和反向喷射口喷出形成射流，在所述叶轮体的旋转过程中交替封闭一部分所述正向喷射口和反向喷射口而产生所述脉冲射流；通过所述叶轮体的旋转带动进入所述喷嘴内的流体旋转，当产生旋转的所述流体从所述正向喷射口射出时则产生旋转射流；且所述叶轮体的旋转能使喷嘴内中心压力降低而形成空化射流；利用自反向喷射口喷出的反向射流产生的牵引力形成喷嘴的自进力，并且扩孔、修整孔道壁面。2.如权利要求1所述的自进式钻孔方法，其特征在于，在所述叶轮体上设置自流体入口至流体出口渐缩的槽道，所述流体流经所述槽道时，过流面积的逐渐减小使所述流体的流速加快，使射流中心的压力进一步降低产生空化，以加强所述空化射流的强度。3.如权利要求1或2所述的自进式钻孔方法，其特征在于，所述叶轮体为偏心结构，在所述叶轮体旋转时会对喷嘴产生径向振动，该偏心结构的所述叶轮体的振动所产生的振动减摩，能增加所述喷嘴在水平地层的钻进长度。4.一种脉冲空化旋转射流喷嘴，其特征在于，所述喷嘴包括：喷嘴本体，呈一端为开口端的有底筒状，在所述喷嘴本体的底部设有多个正向喷射口，从所述正向喷射口喷出的流体能破碎岩石，提供喷嘴前进的通道；在所述喷嘴本体的侧壁上设有多个流体出口方向与所述正向喷射口的流体出口方向相反的反向喷射口，所述反向喷射口能使所述喷嘴产生向前的牵引力，并能扩大孔道和圆滑孔道壁面；叶轮体，能转动地设置在所述喷嘴本体内，所述叶轮体靠近所述开口端一侧的外周设有多个倾斜的叶轮槽；在转动过程中，所述叶轮体能封闭设置在所述喷嘴本体上的一部分正向喷射口和一部分反向喷射口，而另一部分正向喷射口和反向喷射口能与所述叶轮槽相导通；导流体，能拆卸地与所述喷嘴本体的开口端固定连接，将所述叶轮体封闭在所述喷嘴本体内；所述导流体的一端为与供液管相连接的进液口，另一端设有一个以上与所述进液口连通的导流孔，所述导流孔能与所述叶轮槽相连通。5.如权利要求4所述的脉冲空化旋转射流喷嘴，其特征在于，所述叶轮体靠近所述导流体的一端形成柱状叶轮本体，在所述叶轮本体外周面上均布有多个所述叶轮槽；所述叶轮本体向远离所述导流体的一端延伸形成与所述喷嘴本体内周壁及底部相配合、且能封闭一部分正向喷射口的封闭部；且所述叶轮体的封闭部呈一侧开放的偏心柱状体，在叶轮体旋转时，通过所述封闭部能封堵所述喷嘴本体上设置的部分正向喷射口而产生脉冲射流，并带动周围的流体旋转产生旋转射流，而所述叶轮体的旋转能使局部压力降低产生空化射流，借助于封闭部的偏心结构在转动过程中产生的喷嘴的径向振动，能减小喷嘴前进的阻力。6.如权利要求4所述的脉冲空化旋转射流喷嘴，其特征在于，所述叶轮槽与所述喷嘴本体轴线之间形成15～45度的夹角；所述导流体上设有两个倾斜的导流孔，两所述导流孔的中心设置在同一圆周上，且沿切向向相反方向倾斜。7.如权利要求6所述的脉冲空化旋转射流喷嘴，其特征在于，所述导流孔与所述喷嘴2CCNN110234544102345461