[实用新型]一种切入式直旋混合射流自进式喷嘴

说明书

本实用新型公开了一种切入式直旋混合射流自进式喷嘴，属于油田采油工程技术领域。包括混流体，混流体上形成混流腔、与混流腔相通的中心孔、至少两个与混流腔相通的切入槽；中心孔用于在混流腔中形成液体直流，切入槽用于在混流腔中形成液体旋流，两股射流在混流腔内形成直旋混合射流。本实用新型的目的在于提出一种切入式直旋混合射流自进式喷嘴，能够以可靠的结构、直旋混合的射流方式破岩，在延长喷嘴工作寿命的同时，提高破岩效率。

技术领域

本发明属于油田采油工程技术领域，具体涉及一种切入式直旋混合射流自进式喷嘴。

背景技术

在实际生产过程中，高压射流技术作为一种新型破岩技术，得到了广泛应用。通常情况下，产生高压射流需借助射流喷嘴。目前，在水力钻孔作业中常用的射流喷嘴包括多孔射流喷嘴和旋转射流喷嘴。

多孔射流喷嘴与圆孔直射流喷嘴相似，结构简单，易于加工。但，多孔射流喷嘴具有较大的能量传递距离，以冲击的方式破碎岩石，能量利用率较低，且多孔射流在孔底的冲击区域不均匀，形成的孔眼不规则，不利于排除岩屑，钻孔效率较低。旋转射流喷嘴提高了射流对岩石的剪切和拉伸破坏作用，提高了射流的破岩效果。由于射流中心区域存在低速区，在井底中心容易形成凸台阻碍系统向前推进。

近年来，本领域工作者，将上述直射流结构和旋转射流结构直接复合，推出了现在应用市场上的自旋混合喷嘴。现有直旋混合喷嘴的加旋结构为叶片式，叶片对液体进行加旋，其加旋的液体在一个独立的腔室，且从独立的喷口喷出，而中心喷嘴的所形成直射流也从独立的喷口喷出，两则相对独立。这种结构产生的射流，在射流中心区域和外围区域的破岩效果好，而在两个区间之间会存在明显的低速区域，在低速区域会存在明显的环形凸台，从而造成孔底不平整，喷嘴无法向前推进的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种切入式直旋混合射流自进式喷嘴，能够以可靠的结构、直旋混合的射流方式破岩，在延长喷嘴工作寿命的同时，提高破岩效率。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

本发明提出一种切入式直旋混合射流自进式喷嘴，包括混流体，混流体上设置有混流腔、与混流腔相连通的中心孔、至少两个与混流腔相通的切入槽。中心孔用于在混流腔中形成直射流，切入槽在混流腔中形成旋转射流。

作为优选，喷嘴还包括混流体座，混流体座设置有用于混流腔中液体喷出的流体通道；混流体固定连接于混流体座中，或混流体与混流体座一体成型。

上述结构中所述的固定连接，对本领域研究人员来讲，主要为其所熟知的连接方式，如螺纹连接、过盈配合、焊接、机夹等。喷嘴壳体的材料可以为钢、硬质合金。混流体和混流体座的材料可以为钢、硬质合金、以及作金刚石表面加强的复合材料。

进一步优选，混流体座上设有容置槽，混流体通过容置槽与混流体座固定相连。

作为优选，喷嘴还包括喷嘴壳体，喷嘴壳体内部与混流腔通过中心孔和切入槽连通；喷嘴壳体上设有前喷口，混流体座固定连接于喷嘴壳体中。

作为优选，喷嘴壳体上还设有后喷口，后喷口设于喷嘴壳体侧壁，后喷口用于连通喷嘴壳体内部空间与喷嘴壳体外部空间。

作为优选，切入槽的切入口与切出口之间的相位夹角ε的取值范围为0°＜|ε|≤90°。

上述结构中，切入槽与混流腔相连接的一端为切出口，切入槽远离混流腔的一段为切入口。切入槽的切入口与切出口之间的相位夹角是指切入口的形状的形心与切出口形心在垂直于混流体轴线的平面内的夹角，如图3所示。一般而言，形心是在横截面上来表述的，而切入口所在混流体的外轮廓，与切出口所在混流体的混流腔一般为回转面，因此这里所述的形心是将回转面近似为平面或横截面来描述。当混流体的外表面为平面时，切入口形心就为精确形心。这里约定相位夹角ε的正负号为：由切入口形心点向切出口形心点画线，若其趋势为逆时针则为正，反之，为负；如图3为正相位夹角，图5为负角。