環空脈沖射流發生器制造技術

本實用新型專利技術涉及石油天然氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等領域的一種環空脈沖射流發生器。包括殼體、轉子和定子，定子和轉子呈上下結構布置在殼體內部；定子內設有引流葉片，并固定密封在殼體內部；轉子上設有與上方引流葉片配合的驅動葉片，并與殼體構成旋轉密封配合；殼體上設有旁通孔，轉子下部設有轉子水眼，殼體內壁上的旁通孔開口處與轉子水眼在同一橫截面上。本實用新型專利技術具有結構簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優點；更為突出的是在不影響井底鉆頭正常鉆進水功率的前提下，進一步提高環空返速、增強攜巖能力、降低地面機泵負載，延長了設備使用壽命，對于利用脈沖射流輔助提高鉆井速度、降低鉆井成本具有重要意義。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及石油天然氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探等行業專用設備領域，具體是一種環空脈沖射流發生器。
技術介紹
在石油天然氣鉆井、地質勘探、礦山鉆探的過程中，井底水力能量在時間和空間上分布方式的不同，對鉆井速度具有顯著的影響，因此探索井底水力能量更加有效的利用途徑，是現代鉆井技術一項重要研究內容。目前國內外的研究主要集中在提高井底鉆頭射流破巖效率方面，但由于噴嘴材料、鉆井液性能、鉆頭性能、射流輔助裝置等諸多因素的限制，井底鉆頭射流破巖還得不到全面推廣應用。實驗表明，在上部鉆具組合特定位置安裝指向地面的噴嘴，形成反向射流不僅能夠提高環空鉆井液上返速度，增強鉆井液攜巖能力，有助于凈化井眼，防止巖屑床的產生，而且有利于小井眼鉆井時降低地面機泵的壓力，延長設備使用壽命。脈沖射流的瞬時沖擊動壓力和瞬時速度大，軸心瞬時沖擊動壓力比普通連續射流提高1.7倍，巖心沖蝕體積提高2倍。脈沖射流能夠使流場形成不連續和不均勻的壓力分布。將兩者優勢進行有機結合，在不影響井底鉆頭水功率的前提下，形成環空脈沖射流，達到提高環空返速、增強攜巖能力、降低地面機泵高負載的目的。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術存在的問題，在不影響井底鉆頭正常鉆進水功率的前提下，為了進一步提高環空返速、增強攜巖能力、降低地面機泵負載而提出一種環空脈沖射流發生器。本技術的技術方案是:環空脈沖射流發生器，包括殼體、轉子和定子，其特征是:定子和轉子呈上下結構布置在殼體內部；定子內設有引流葉片，并固定密封在殼體內部；轉子上設有與上方引流葉片配合的驅動葉片，并與殼體構成旋轉密封配合；殼體上設有旁通孔，轉子下部設有轉子水眼，殼體內壁上的旁通孔開口處與轉子水眼在同一橫截面上。上述方案進一步包括:殼體上的旁通孔為內低外高的向上傾斜孔，旁通孔的數量為1-4個，轉子水眼數量為1-5個。定子通過定位銷固定在殼體內部,定子與殼體內壁之間設有密封圈。轉子與殼體內壁之間設有軸承和密封圈。殼體上下端分別設有內螺紋接頭和外螺紋接頭。本技術的效果:環空脈沖射流發生器可根據需要安裝在鉆具組合中的任意位置，當鉆井液經過環空脈沖射流發生器時，部分鉆井液經過定子葉輪導向后，沖擊到轉子葉輪上，驅動轉子旋轉，轉子轉動時，其下部水眼周期性的與殼體旁通孔連通和關閉，當旁通孔與轉子水眼連通時，鉆柱內部與環空連通，此時部分鉆井液經旁通孔進入環空，當旁通孔與轉子水眼關閉時，無鉆井液進入環空，隨著旁通孔與轉子水眼周期性的連通和關閉，即形成了環空脈沖射流。環空脈沖射流發生器能夠在環空形成脈沖射流，提高了環空鉆井液上返速度，增強了鉆井液攜巖能力，有利于巖屑床的清除，脈沖射流使鉆柱產生周期性軸向振動，降低了摩阻扭矩的影響，并且能夠在不影響井底水功率損失的前提下，減小地面機泵負載，延長了設備使用壽命，對于利用脈沖射流輔助提高鉆井速度、降低鉆井成本具有重要意義。同時，環空脈沖射流發生器還具有結構簡單、操作方便、便于安裝、安全可靠的優點。附圖說明圖1是依據本技術所提出的一種環空脈沖射流發生器典型實施例的結構示意圖。圖2是圖1中A-A向剖視圖。圖3是圖1中B-B向剖視圖。圖中:1-殼體、2-密封圈、3-定子、4-密封圈、5-轉子、6-轉子驅動葉片、7-旁通孔、8-密封圈、9-軸承、10-定位銷、11-定子引流葉片、12-轉子水眼。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術作進一步闡述。實施例1:參照圖1，一種簡化方案的環空脈沖射流發生器，主要由殼體1、轉子5和定子3組成。其中:定子3和轉子5呈上下結構布置在殼體I內部；定子3內設有引流葉片11 (參見圖2)，并固定密封在殼體I內部(這里沒有使用密封件密封，可以通過提高對合面的加工精度來解決)；轉子5上設有與上方引流葉片配合的驅動葉片6，并與殼體I構成旋轉密封配合(這里沒有使用密封件密封，可以通過提高對合面的加工精度來解決)；殼體I上設有I個旁通孔7，轉子5下部設有2個轉子水眼12(參見圖3)，殼體I內壁上的旁通孔7開口處與轉子水眼12在同一橫截面上。實施例2:參照圖1，一種相對實施例1進一步優化的環空脈沖射流發生器，主要由殼體1、轉子5和定子3組成。其中:定子3和轉子5呈上下結構布置在殼體I內部；定子3內設有引流葉片(參見圖2)，并固定密封在殼體I內部(這里沒有使用密封件密封，可以由固定密封膠來解決);轉子5上設有與上方引流葉片配合的驅動葉片6，并與殼體I構成旋轉密封配合(這里沒有使用密封件密封，可以由固定密封膠來解決);殼體I上設有2個旁通孔7，轉子5下部設有I個轉子水眼12 (參見圖3)，殼體I內壁上的旁通孔7開口處與轉子水眼12在同一橫截面上。殼體I上的旁通孔為內低外高(即內壁開口位置低、外壁開口位置高)的向上傾斜孔，2個旁通孔呈軸向對稱布局。實施例3:結合附圖1、2和3，一種優化方案的環空脈沖射流發生器實施例。它是由殼體1、轉子5、定子3和軸承9幾種規格的密封圈組成。其中:定子3和轉子5呈上下結構布置在殼體I內部。定子3內設有引流葉片11，并通過定位銷10固定在殼體I內部，定子3與殼體I內壁之間設有密封圈2。轉子5上設有與上方引流葉片配合的驅動葉片6，并與殼體I構成旋轉密封配合，這里的旋轉配合通過軸承9來實現，密封是通過上下設置的兩組密封圈4和8來完成。殼體I上設有2個旁通孔7，轉子5下部設有2個轉子水眼12，殼體I內壁上的旁通孔7開口處與轉子水眼12在同一橫截面上。殼體I上的旁通孔為內低外高(即內壁開口位置低、外壁開口位置高)的向上傾斜孔，2個旁通孔呈軸向對稱布局。另外殼體I上下端分別設有內螺紋接頭和外螺紋接頭，便于直接與上下工具完成對接。本技術的環空脈沖射流發生器使用說明及功效:根據需要安裝在鉆具組合中的任意位置，當鉆井液經過環空脈沖射流發生器時，部分鉆井液經過定子葉輪導向后，沖擊到轉子葉輪上，驅動轉子旋轉，轉子轉動時，其下部水眼周期性的與殼體旁通孔連通和關閉，當旁通孔與轉子水眼連通時，鉆柱內部與環空連通，此時部分鉆井液經旁通孔進入環空，當旁通孔與轉子水眼關閉時，無鉆井液進入環空，隨著旁通孔與轉子水眼周期性的連通和關閉，即形成了環空脈沖射流。環空脈沖射流發生器能夠在環空形成脈沖射流，提高了環空鉆井液上返速度，增強了鉆井液攜巖能力，有利于巖屑床的清除，脈沖射流使鉆柱產生周期性軸向振動，降低了摩阻扭矩的影響，并且能夠在不影響井底水功率損失的前提下，減小地面機泵負載，延長了設備使用壽命，對于利用脈沖射流輔助提高鉆井速度、降低鉆井成本具有重要意義。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
環空脈沖射流發生器，包括殼體、轉子和定子，其特征是：定子和轉子呈上下結構布置在殼體內部；定子內設有引流葉片，并固定密封在殼體內部；轉子上設有與上方引流葉片配合的驅動葉片，并與殼體構成旋轉密封配合；殼體上設有旁通孔，轉子下部設有轉子水眼，殼體內壁上的旁通孔開口處與轉子水眼在同一橫截面上。

【技術特征摘要】
1.空脈沖射流發生器，包括殼體、轉子和定子，其特征是:定子和轉子呈上下結構布置在殼體內部；定子內設有引流葉片，并固定密封在殼體內部；轉子上設有與上方引流葉片配合的驅動葉片，并與殼體構成旋轉密封配合；殼體上設有旁通孔，轉子下部設有轉子水目艮，殼體內壁上的旁通孔開口處與轉子水眼在同一橫截面上。2.根據權利要求1所述的環空脈沖射流發生器，其特征是:殼體上的旁通孔為內低外高的向上傾斜孔，旁通孔的數量為1-4個，轉子水眼數量為1-5個。3.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李文飛，夏文安，李玄燁，曲曉紅，王光磊，馬鵬舉，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院，
類型：實用新型
國別省市：