自激振荡脉冲增强式内磨钻头制造技术

本发明专利技术公开了一种自激振荡脉冲增强式内磨钻头。区别于常规PDC钻头，本设计加装了脉冲生成装置、自激振荡脉冲增强装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置。脉冲生成装置包括钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区，基于风琴管，通过激发液体共振产生脉冲射流；自激振荡脉冲增强部包括下喷流道、自激振荡喷嘴、刀翼，基于赫姆霍兹谐振腔，通过自激振荡喷嘴形成大尺度涡环结构，增强脉冲射流；负压抽汲装置包括反向高速流道、抽汲腔，基于射流泵，凭借反向射流高速特性在抽汲腔形成负压，抽汲岩屑；岩屑内磨装置包括混合腔、喉道、加速腔、内磨腔、内磨体、旁通和扩散腔，基于高压作用力、水楔效应粉碎岩屑，利于携岩，清除岩屑床。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气井钻井领域，具体为一种自激振荡脉冲增强式内磨钻头。
技术介绍
脉冲射流以其非对称、非均匀、不稳定特性，相对常规稳态射流，可极大提高水力辅助破岩效率，理论研究和现场试验均证明脉冲射流在钻井领域有着相当广阔的应用前景。脉冲射流容易衰减，如何增强脉冲射流，尤其是阶段性地增强脉冲射流，越来越受到相关技术人员的重视。基于赫姆霍兹振荡腔的自激振荡喷嘴，通过形成大尺度的涡环结构产生高压脉冲射流，并在钻头底部形成局部负压，提高水力辅助破岩效率；自激振荡喷嘴结构简单，无附加驱动源，靠自身结构就能产生脉冲射流等优点，可以对谐振管产生的脉冲射流进行阶段性增强，具备良好的应用前景。射流泵在采油、固井等领域已经得到大规模的应用，而如何将射流泵理论应用于钻井清岩、携岩却是一个新问题，将基于射流泵的负压抽汲理论应用于新型钻头的设计将是一个新方向，为清除水平井岩屑床提供一种新思路。水平井钻井中，往往由于携岩不利、清岩不及时导致岩屑堆积，产生岩屑床，严重制约着机械钻速和钻井成本，导致憋泵、蹩钻，甚至卡钻等钻井复杂事故的发生。常规的解决方法多为提高钻速、增大排量、添加润滑剂，通过短距离上提下放钻具，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型自激振荡脉冲增强式内磨钻头，其特征在于在常规PDC钻头的基础上加装了脉冲生成装置、自激振荡脉冲增强装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置：所述的脉冲生成装置包括钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区。各部分依次相互对接连通，分流区出口与反向高速流道、下喷流道相连通；钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口和分流区均为共轴圆柱形构造；进给腔管径是钻井液流道的1.2倍，谐振腔管径是流道的0.8倍，谐振管出口管径是流道的0.5倍，分流区管径是流道的2倍；所述的自激振荡脉冲增强装置包括下喷流道、自激振荡喷嘴、刀翼。下喷流道与分流区相连通，出口在钻头端部，其中均布安装有3个自激振荡喷嘴；自激振荡...

【技术特征摘要】
1.一种新型自激振荡脉冲增强式内磨钻头，其特征在于在常规PDC钻头的基础上加装了脉冲生成装置、自激振荡脉冲增强装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置：所述的脉冲生成装置包括钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区。各部分依次相互对接连通，分流区出口与反向高速流道、下喷流道相连通；钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口和分流区均为共轴圆柱形构造；进给腔管径是钻井液流道的1.2倍，谐振腔管径是流道的0.8倍，谐振管出口管径是流道的0.5倍，分流区管径是流道的2倍；所述的自激振荡脉冲增强装置包括下喷流道、自激振荡喷嘴、刀翼。下喷流道与分流区相连通，出口在钻头端部，其中均布安装有3个自激振荡喷嘴；自激振荡喷嘴由上喷嘴、下喷嘴、振荡腔和冲击壁组成，各部分均为圆柱形构造；上喷嘴管径为下喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：高德利，魏征，刘永升，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11