一种径向钻井用自旋转射流自进喷头制造技术

本发明专利技术涉及高压水射流破岩钻井的技术领域，尤其涉及一种径向钻井用自旋转射流自进喷头，包括：旋转体、内挡块、减摩滚珠、中心体、调整垫片和外挡块，高压水从中心体的流体通道进入，通过内挡块的流体通道进入圆柱形空腔二中，然后一部分高压水从前喷嘴喷出，一部分从后喷嘴喷出，从前喷嘴的中部喷嘴和边喷嘴喷出的射流产生的反推力在切向上的分力产生旋转力矩从而带动旋转体绕自身轴线旋转，喷头旋转时可以实现喷嘴射流大面积喷射切割破岩，从后喷嘴喷出的射流一方面扩大破岩孔道，另一方面为钻头提供自进力，实现钻头的自进功能，该喷头结构简单、尺寸小，能有效防止钻偏。能有效防止钻偏。能有效防止钻偏。

【技术实现步骤摘要】
一种径向钻井用自旋转射流自进喷头


[0001]本专利技术涉及高压水射流破岩钻井的
，尤其涉及一种径向钻井用自旋转射流自进喷头。

技术介绍

[0002]受地质构造影响，我国大部分矿区煤层渗透率低，煤层瓦斯开采难度大，为了提高煤层透气性，更加安全的开采煤层瓦斯，现在多利用自进式水射流钻头进行径向钻井，其中自旋转射流钻头由于自旋转使射流在冲击煤岩时呈重复性圆周运动，具有成孔形态圆整、作用力分布均匀、破岩效率高等特点，符合煤层径向钻井的要求，然而传统的自旋转射流钻头结构复杂、尺寸大，在径向钻井过程中容易偏移轨迹。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术公开一种自旋转射流自进喷头，其喷头结构简单、尺寸小，能有效防止钻偏。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案得以实现的：一种径向钻井用自旋转射流自进喷头，其特征在于包括：旋转体、内挡块、减摩滚珠、中心体、调整垫片和外挡块；所述旋转体后端与外挡块通过螺纹连接；所述内挡块、中心体、外挡块内部均设置有流体通道。
[0005]所述旋转体外观为一个圆柱体，所述旋转体前端出口处设置有1个中心喷嘴、2个中部喷嘴和2个边喷嘴；后端设置有内螺纹与外挡块的外螺纹连接；内部设置有空腔，分为圆锥形、圆柱形一和圆柱形二，所述圆锥形空腔的锥度为所述圆柱形空腔二沿圆周均匀设置若干后喷嘴；所述圆柱形空腔一安装在有内挡块、减摩滚珠和中心体。
[0006]所述内挡块装配在旋转体圆柱形空腔一中，内挡块靠近旋转体入口侧表面上设置有一圈半球形凹槽，上面铺满减摩滚珠。
[0007]所述中心体左端圆柱体圆周上均匀设置有若干沉割槽，圆柱体右端表面设置有一圈半球形凹槽，上面铺满减摩滚珠；所述中心体右端设有外螺纹用于连接软管接头。
[0008]所述减摩滚珠为球形不锈钢滚珠。
[0009]所述调整垫片安装在外挡块和旋转体之间。
[0010]本专利技术专利是通过以下技术方案得以实现的：高压水从中心体的流体通道进入，通过内挡块的流体通道进入圆柱形空腔二中，然后一部分高压水从前喷嘴喷出，一部分从后喷嘴喷出，从前喷嘴的中部喷嘴和边喷嘴喷出的射流产生的反推力在切向上的分力产生旋转力矩从而带动旋转体绕自身轴线旋转，喷头旋转时可以实现喷嘴射流大面积喷射切割破岩，从后喷嘴喷出的射流一方面扩大破岩孔道，另一方面为钻头提供自进力，实现钻头的自进功能。
[0011]与现有技术相比，本专利技术结构简单、尺寸较小、有很小的转弯半径，更好地适用于径向钻井；自旋转射流喷头由于钻头旋转加大了有效钻进面，获得较好的钻进效果。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本实专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍。
[0013]图1是自旋转射流自进喷头的结构剖面图；
[0014]图2是旋转体的结构剖面图；
[0015]图3是内挡块的结构剖面图；
[0016]图4是中心体的结构示意图；
[0017]图5是旋转体的右视图；
[0018]图6是边喷嘴示意图；
[0019]图7是中部喷嘴示意图。
[0020]图中各符号的表示含义如下：
[0021]1、旋转体；1a、外螺纹；1b、圆柱形空腔一；1c、圆柱形空腔二；1d、后喷嘴； 1e、圆锥形空腔；1f、中部喷嘴；1g、边喷嘴；1h、中心喷嘴。
[0022]2、内挡块；2a、半球形凹槽。
[0023]3、减摩滚珠。
[0024]4、中心体；4a、沉割槽；4b、半球形凹槽；4c、外螺纹。
[0025]5、调整垫片。
[0026]6、外挡块。具体实施方法
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]按照图1所示，本专利技术实施例提供的径向钻井用自旋转射流自进喷头，包括：旋转体1、内挡块2、减摩滚珠3、中心体4、调整垫片5和外挡块6；所述旋转体1前端出口设置有1个中心喷嘴1h、2个中部喷嘴1f和2个边喷嘴1g，后端设置有内螺纹1a与外挡块的外螺纹4c连接，圆柱形空腔二1c圆周均匀设置若干后喷嘴1d；所述内挡块2、减摩滚珠3、中心体4安装在圆柱形空腔一1b中。
[0029]如图6—7所示，所述旋转体前端面为圆形平台，平台上设置有中心喷嘴1h、中部喷嘴1f和边喷嘴1g，现对喷嘴开设角度进行定义为：将过边喷嘴1g起点并与旋转体1轴线平行的直线定义为直线A，直线A与旋转体1轴线所处的平面定义为平面A,以直线A为基准，先在平面A中向远离旋转体1轴线的方向偏转一定角度，此角度大小设定为α，此时的位置定义为直线B，将与平面A垂直且交线为直线B的平面定义为平面B，然后将直线B 在平面A内再偏转一定的角度，此角度大小设定为β，偏转后的位置定义为直线C，边喷嘴 1g沿直线C开设；将过中部喷嘴1f起点并与旋转体1轴线平行的直线定义为直线D，直线 D与旋转体1轴线所处的平面定义为平面D,将与平面D垂直且交线为直线D的平面定义为平面E，然后将直线D在平面E内偏转一定的角度，此角度大小设定为γ，偏转后的位置定义为直线E，中部喷嘴1f沿直线E开设；所述中心喷嘴1h与旋转体1轴线一致且位于旋转体1前端面圆周中心。
[0030]优选地，平面aa
′
o
′
o为平面A,平面bb
′
c
′
c为平面B，平面dd
′
e
′
e为平面C，平面 ff
′
g
′
g为平面D。
[0031]如图2所示，所述中心喷嘴1h、中部喷嘴1f和边喷嘴1g在旋转体1前端面圆形平台上的空间分布。
[0032]所述减摩滚珠3安装在内挡块2的半球形凹槽2a和中心体的半球形凹槽4b中，可以减小摩擦，起到轴承的作用。
[0033]所述调整垫片5安装在外挡块6与旋转体1之间，通过调整调整垫片5的厚度，调节旋转体1内部的游隙，改变周向摩擦系数，进而调节喷头旋转速度。
[0034]优选地，为了防止减摩滚珠3工作时掉落，所述调整垫片5厚度应小于减摩滚珠3 半径。
[0035]优选地，中心喷嘴1h为1个，喷嘴直径为0.5mm；边喷嘴1g数量为2个，对称分布在距旋转体1前端面圆周圆心5—8mm处且α在15
°
—25
°
之间，β在20
°
—60
°
之间，喷嘴直径为1mm；中部喷嘴1f数量为2个，对称分布在距旋转体1前端面圆周圆心3mm 处且γ为20
°
—60
°
之间,喷嘴直径为1mm；所述中部喷嘴1f和边喷嘴1g的开设方位均朝向同一侧偏转；旋转体1沿圆柱形空腔一1c圆周均匀设置若干后喷嘴1d，且后喷嘴1d轴线与旋转体1轴线呈30
°
；所述圆锥形空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径向钻井用自旋转射流自进喷头，其特征在于包括：旋转体(1)、内挡块(2)、减摩滚珠(3)、中心体(4)、调整垫片(5)和外挡块(6)；所述旋转体(1)后端与外挡块(6)通过螺纹连接；所述内挡块(2)、中心体(4)、外挡块(6)内部均设置有流体通道。2.根据权利要求1所述的径向钻井用自旋转射流自进喷头，其特征在于：所述旋转体(1)外观为一个圆柱体，所述旋转体(1)前端出口处设置有1个中心喷嘴(1h)、2个中部喷嘴(1f)和2个边喷嘴(1g)；后端设置有内螺纹(1a)与外挡块的外螺纹连接；内部设置有空腔，分为圆锥形空腔(1e)、圆柱形空腔一(1b)和圆柱形空腔二(1c)；所述圆柱形空腔二(1c)沿圆周均匀设置若干后喷嘴(1d)；所述圆柱形空腔一(1b)安装在有内挡块(2)、减摩滚珠(3)和中心体...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏，夏维康，徐宝兴，谢淮北，姜良朋，彭小凡，吕顺顺，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：