一种压降自调节喷嘴的制作方法

1.本发明涉及石油和地质钻井领域用的金刚石钻头所用喷嘴，具体是一种压降自调节喷嘴。


背景技术：

2.随着金刚石钻头技术发展，金刚石钻头机械钻速不断提高，进尺越来越多，应用越来越广，经常一趟钻钻穿多个地层，进尺上千米。在钻井中一般上部地层较软，需要相对内径小压降大的喷嘴，喷射破岩提高破岩效率。然而进入下部地层岩性较硬，喷射破岩效果不明显且随着井深的增加，钻井液循环系统压耗增大，地面设备承受的压力大，负荷大，此种情况往往需要内径大压降小的喷嘴降低压耗。若是一趟钻钻进时由于压降原因起钻更换喷嘴延长了钻井周期，增加了钻井成本。若是不起钻一般选择降低排量钻进，这样降低了钻井液的携岩效果，降低了机械钻速，同样延长了钻井周期，增加了钻井成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种压降自调节喷嘴。
4.其技术方案如下：一种压降自调节喷嘴由入喷嘴、塞顶、弹簧、弹簧套、塞套和出喷嘴组成。塞顶的细端装入弹簧，弹簧套套在弹簧外侧，塞顶细端插入塞套内，塞顶、弹簧套、弹簧和塞套组合好后装入喷嘴，塞套另一端与出喷嘴相连。
5.所述入喷嘴和出喷嘴之间连接有压降自调节机构，所述压降自调节机构包括：塞顶、弹簧、弹簧套、塞套；所述塞顶的前端与所述入喷嘴限位配合，后端与所述赛套滑动插接配合；所述弹簧套固设于所述塞套的前端面上；所述塞套分别连接所述入喷嘴和出喷嘴；所述塞顶的后端滑动插接于弹簧套内，塞顶的后端与弹簧套的之间套设有弹簧，弹簧支撑于所述塞顶的前端和塞套的前端面之间所述塞顶、弹簧套和塞套组成密闭空间。
6.所述弹簧位于塞顶、弹簧套和塞套组成密闭空间内。
7.所述弹簧位于塞顶、弹簧套和塞套组成的密闭空间内为气体。
8.所述入喷嘴内孔过流面积大于等于塞套内孔过流面积大于等于出喷嘴内孔过流面积。
9.所述塞顶与入喷嘴离开最大距离时其间隙过流面积大于等于出喷嘴内孔过流面积。
10.所述的塞套过流面可以是各种形状。
11.所述塞顶与入喷嘴内侧接触可起到完全密封的作用。
12.所述入喷嘴、塞顶、弹簧、塞套和出喷嘴均采用耐冲蚀材料制成。
13.本发明的有益效果是：当钻井泵开始工作时，在钻井液压力的作用下驱使塞顶后移压缩弹簧，塞顶与入喷嘴内侧产生间隙，钻井液可通过喷嘴。随着钻井深度增加，钻井液液柱压力增大驱使塞顶进一步后移，塞顶与入喷嘴内侧间隙增大，过流面积增大，压降降低，钻井液循环压耗降低。
14.当钻井液不流动时，在弹簧力的作用下塞顶与入喷嘴内壁紧紧接触形成密封，钻井液无法从出喷嘴端流入喷嘴内，可防止地层流体进入钻杆内造成井喷发生。
15.传统喷嘴过流面积是固定不变的，而本发明一种压降自调节喷嘴钻进至深部地层时可随井深增加，喷嘴过流面积增加，喷嘴压降降低，循环系统压耗小，排量大达到提高机械钻速的效果。
16.本发明结构简单，容易制造，因此本发明成本低。
17.本发明结构部件均采用耐冲蚀材料制成，且弹簧外侧有弹簧套保护，因此本发明安全可靠。
18.本发明设计灵活，能根据现场情况设计不同过流面积的出喷嘴，选择不同弹力的弹簧。保证最好的水力效果，提高破岩效率，从而提高机械钻速。
附图说明
19.图1为本发明所述的一种压降自调节喷嘴的组装图示意图。
20.图2为塞套的主视图示意图。
21.图中：1.入喷嘴，2.塞顶，3.弹簧，4.弹簧套，5.塞套，6.出喷嘴。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
23.参照附图1和图2，一种压降自调节喷嘴,由入喷嘴1、塞顶2、弹簧3、弹簧套4、塞套5和出喷嘴6组成。
24.所述入喷嘴和出喷嘴之间连接有压降自调节机构，所述压降自调节机构包括：塞顶、弹簧、弹簧套、塞套；所述塞顶的前端与所述入喷嘴限位配合，后端与所述赛套滑动插接配合；所述弹簧套固设于所述塞套的前端面上；所述塞套分别连接所述入喷嘴和出喷嘴；所述塞顶的后端滑动插接于弹簧套内，塞顶的后端与弹簧套的之间套设有弹簧，弹簧支撑于所述塞顶的前端和塞套的前端面之间。
25.所述入喷嘴和塞顶的接触面为密封配合的锥形面，塞顶前端为锥形塞头状，塞顶后端为圆柱状，塞顶前端的后端面上设有与弹簧套插接配合的环形槽，塞顶后端与弹簧套、塞套滑动插接配合。
26.弹簧套设于塞顶后端和弹簧套之间。
27.塞顶2的细端装入弹簧3内，弹簧套4套在弹簧3外侧，塞顶2细端插入塞套5内，塞顶
2、弹簧套4、弹簧3和塞套5组合成一个密封空间，组装好后装入喷嘴1，塞套5另一端与出喷嘴6相连。
28.工作原理：当钻井泵开始工作时，在钻井液压力的作用下驱使塞顶2后移压缩弹簧3，塞顶2与入喷嘴1内侧产生间隙，钻井液可通过喷嘴。
29.随着钻井深度增加，钻井液液柱压力增大驱使塞顶2进一步后移，塞顶2与入喷嘴1内侧间隙增大，过流面积增大，压降降低，钻井液循环压耗降低。
30.在钻井液不流动时，在弹簧3弹力的作用下塞顶2与入喷嘴1内壁紧紧接触形成密封，钻井液无法从出喷嘴6端流入喷嘴内，可防止地层流体进入钻杆内造成井喷发生。
31.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。


技术特征：
1.一种压降自调节喷嘴，包括入喷嘴、出喷嘴，其特征在于，所述入喷嘴和出喷嘴之间连接有压降自调节机构，所述压降自调节机构包括：塞顶、弹簧、弹簧套、塞套；所述塞顶的前端与所述入喷嘴限位配合，后端与所述赛套滑动插接配合；所述弹簧套固设于所述塞套的前端面上；所述塞套分别连接所述入喷嘴和出喷嘴；所述塞顶的后端滑动插接于弹簧套内，塞顶的后端与弹簧套的之间套设有弹簧，弹簧支撑于所述塞顶的前端和塞套的前端面之间。2.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述的塞顶的细端装入弹簧，弹簧套在弹簧外侧，塞顶细端插入塞套内，塞顶、弹簧套、弹簧和塞套组合好后装入喷嘴，塞套另一端与出喷嘴相连。3.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述的塞顶、弹簧套和塞套组成一个密闭空间。4.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述的塞顶、弹簧套和塞套组成的密闭空间内为气体或真空。5.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述入喷嘴内孔过流面积大于等于塞套内孔过流面积大于等于出喷嘴内孔过流面积。6.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述塞顶与入喷嘴离开最大距离时其间隙过流面积大于等于出喷嘴内孔过流面积。7.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述的塞套过流面可以是各种形状。8.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述塞顶与入喷嘴内侧接触可起到完全密封的作用。9.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述的入喷嘴、塞顶、塞套和出喷嘴均采用耐冲蚀材料制成。10.根据权利要求1所述的一种压降自调节喷嘴，其特征在于，所述的入喷嘴和出喷嘴可通过焊接、螺纹方式链接在钻头体内。

技术总结
本发明公开了一种石油和地质钻井用金刚石钻头所用的压降自调节喷嘴。主要由入喷嘴、塞顶、弹簧、弹簧套、塞套和出喷嘴组成。塞顶的细端装入弹簧，弹簧套套在弹簧外侧，塞顶细端插入塞套内，塞顶、弹簧套、弹簧和塞套组合好后装入喷嘴，塞套另一端与出喷嘴相连。钻井泵工作时，在钻井液压力作用下驱使塞顶后移压缩弹簧，塞顶与入喷嘴内侧产生间隙，钻井液可通过喷嘴。随着井深增加，钻井液液柱压力增大驱使塞顶进一步后移，塞顶与入喷嘴内侧间隙增大，过流面积增大，压降降低，钻井液循环压耗降低。当钻井液不流动时，在弹簧力的作用下塞顶与入喷嘴内壁紧紧接触形成密封，钻井液无法从出喷嘴端流入喷嘴内，可防止地层流体进入钻杆内造成井喷。成井喷。成井喷。


技术研发人员：关舒伟 田京燕 于建宾 彭烨 徐玉超 汪为涛 陈曦 王明瑞 张萍 张坤 张栋 孙骏 黄立
受保护的技术使用者：中石化胜利石油工程有限公司 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
技术研发日：2021.06.30
技术公布日：2022/12/29