工艺生产自激脉冲谐振射流喷嘴

工艺生产自激脉冲谐振射流喷嘴

 

  在现代油气钻井中 , 机械破岩一直是破碎井底岩石的主导方式。但近二十年来 , 随着高压射流技术在油气钻井中的应用 ,钻井速度不断提高 ,使人们对喷嘴射流这个“水力机械”破岩或辅助破岩日渐重视。国内外大力开展钻头喷嘴制造及使用技术的研究 ,取得了引人瞩目的应用成果 ,充分展示了喷嘴射流对提高破岩效率的作用。早期研究开发的连续射流喷嘴的实际应用 , 使破岩效率显著提高。然而 , 它的破岩效率仍不能满足人类对高效率的追求 ,且加长的喷嘴极易断裂 ,实际应用受到局限。为了克服上述喷嘴的缺点 , 人们研究开发了间隙射流喷嘴 ,进一步提高了钻井速度 ,被现代油气钻井企业大力推广应用。在此基础上 ,国内外继续加强对各种新型出口形状喷嘴的开发 ( 如马蹄形、扇形) 和旋转射流、空化射流及脉冲射流喷嘴的研制 ,以期达到更高的钻井效率.

  自激脉冲谐振射流喷嘴是以赫尔姆兹共振腔原理为基础 ,结合现代牙轮钻头的结构特点进行开发的 ,是当今国内外现代化油气钻井行业广泛关注并重点研发的一种新产品。该喷嘴用于油田钻井 ,机械钻速提高 10 ～77 % , 单只钻头进尺提高 10～48 % ,使钻井技术提高到一个新的平台 ,获得了显著的经济效益和社会效益。脉冲谐振射流喷嘴在我国也是一个重点科技成果 , 经历了近二十年的研发、试制过程。脉冲喷嘴在我国早由重庆大学、西南石油学院联合进行研发 , 并于1990 年通过了中国石油天然气总公司科学技术成果鉴定。因其良好的社会效益和经济效益 ,1992 年分段式谐振脉冲射流喷嘴被列入科技成果重点推广计划 , 在全国范围内进行推广使用。 1996 年 ,工程师宋节行在谐振脉冲射流喷嘴设计上得到了有效突破 , 改良了脉冲喷嘴的应用效果 , 获得实用新型专利一项 ( 专利号zl 96233277 . 1) 。自 1992 年来一直在我国进行推广应用 ,但由于其批量制造工艺技术难度极大 ,一直未能实现工业化生产.

1 　技术原理

自激谐振脉冲射流喷嘴是根据自激振荡原理研制成功的一种新型的用于三牙轮钻头的喷嘴。其原理是射流由喷嘴上段内的异流进水腔 ,经上、下两个撞面反射 , 上撞面的反射压力波与向下运动的水流压力波的初相相等 ,形成波型叠加 ,与下撞面反射的射流相碰 ,产生强大的圆形剪切应力 ,使高喷射流剪切成瞬时真空形成交替的水弹 , 真空中产生的高压 ,把水弹以高速度排出 ,形成不连续的水弹射流 , 从而克服了现有连续射流喷嘴持续能量小的缺点 ,提高了射流的瞬时打击力、有效喷射距离和射流到达井底时的水力能量.自激振荡脉冲射流喷嘴外型图与装配图见图1 、图 2 .

 

 

(*以上内容除标题外为摘抄引用)

2 　技术优势

  

  由于自激振荡脉冲射流喷嘴型腔大于进口和出口，采用传统的粉末冶金方法无法压制烧结成型，有公司采用分段压制烧结再焊接的工艺进行生产，然而使用中由于喷嘴工作的环境比较恶劣，焊接不好也许会脱焊从而影响使用。本公司生产的自激振荡脉冲射流喷嘴采用工艺，利用粉末冶金生产原理，不用焊接工艺生产，产品为一个整体，经久耐用。该产品已在新疆克拉玛依油田推广使用，效率大大提高。

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