[发明专利]一种用于高压施力破岩的脉冲喷射探针

说明书

本发明涉及一种用于高压施力破岩的脉冲喷射探针，包括：管道；增速机构，所述增速机构包括至少一组涡轮机构、连接器、单向阀，至少一组所述涡轮机构的一端与所述管道转动连接，另一端与所述单向阀之间通过所述连接器固定连接，所述单向阀用于钻井液的单向流通；增压机构，所述增压机构包括活塞套、喷射头、活塞、弹簧以及弹簧固定器，所述活塞套的侧壁上形成有第一液流通道，所述喷射头内形成有增压腔，所述喷射头的侧壁上形成有第二液流通道，所述活塞套转动一周，所述第一液流通道与所述第二液流通道对齐连通一次；所述活塞、弹簧以及弹簧固定器用于憋压形成高压射流，所述喷射探针能够提高钻井水力的利用率，提高钻井的效率，降低破岩的成本。

技术领域

本发明涉及钻进设备技术领域，尤其涉及一种用于高压施力破岩的脉冲喷射探针。

背景技术

近年来，随着国内油气勘探开发向深部地层发展，深井超深井逐渐增多，其钻井速度低、成本高、周期长的问题显得异常突出，已经严重阻碍了深层油田的开发。国内外众多研究表明，在深井钻井过程中，井筒内钻井液液柱施加的围压增加是降低常规旋转钻井速度的主要原因之一。另外，随着井深的增加，沿程水力损耗也随之增大，在地面机泵功率不变的条件下，井底钻头可用水马力急剧下降，水力破岩、清岩的能力随之减弱，在很多情况下由于岩屑不能及时清除而导致重复切削破碎，甚至钻头泥包，产生压持效应，所有这些都是造成钻井速度下降的重要原因。因此，尽可能地提高井底水力能量利用效率，进而提高钻井机械钻速是国内外钻井工程界一直在努力探索、力求解决的问题。

炸药破碎岩石的方法以其效率高、应用灵活在采矿、水利和岩土等工程中得以广泛的应用。但是，这一方法在爆破岩石的同时对周围的环境造成不利影响，对人员和设备的安全也构成潜在的威胁。爆破地震和爆破冲击波的破坏，有毒气体和爆破噪声的污染以及炸药贮存运输和填装起爆的事故时有发生。防震、防噪声、通风排烟等一系列的安全措施耗费了大量的人力、物力和财力。针对爆破破碎岩石的弊端，近二、三十年来国内外发展起来的无爆破破岩技术得到了人们的广泛关注。国外试验表明在某些工程领域中该项技术可以部分或全部地代替炸药破碎岩石。随着无爆破破岩技术的发展和完善必将给采矿工程、井巷掘进等需破碎岩石的工程领域带来深刻的变革。当前，无爆破破岩技术已派生出利用多种破岩机理的技术分支。主要有以下几个方面：火焰切割破岩技术、电能热力破岩技术、劈裂机破岩技术以及高压水射流破岩技术等。这些技术虽然在某些领域得到了广泛的应用。但是，在采矿工程和井巷掘进的主要破岩作业中还没有得到大范围的应用。主要是由于生产能力低，技术要求高以及设备和作业成本高等原因所至。

鉴于上述原因，一种在高压水射流基础上发展起来的高压水力脉冲破岩技术应运而生。该技术是将高压水力脉冲发生器产生的瞬间高压射流喷入预先凿好的钻孔中，利用脉冲射流释放出的瞬间高压破碎岩石，大大地提高了破碎岩石的能力。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种用于高压施力破岩的脉冲喷射探针，以解决现有的岩石破碎所存在的技术要求及较高，成本较高以及现有的钻井过程中井底水力能量利用率不高的问题。

本发明的技术方案提供一种用于高压施力破岩的脉冲喷射探针，包括：

管道；

增速机构，所述增速机构包括增速器、连接器、单向阀，所述增速器的一端与所述管道转动连接，另一端与所述单向阀之间通过所述连接器固定连接，所述单向阀用于钻井液的单向流通；

增压机构，所述增压机构包括活塞套、喷射头、活塞、弹簧以及弹簧固定器，所述活塞套的侧壁上形成有第一液流通道，所述活塞套的一端与所述单向阀之间固定连接；

所述喷射头内形成有增压腔，所述增压腔贯穿所述喷射头的底部，所述喷射头的侧壁上形成有第二液流通道，所述第二液流通道贯穿所述喷射头的外壁，所述活塞套转动一周，所述第一液流通道与所述第二液流通道对齐连通一次，所述增压腔内开设有环形的凹槽，所述凹槽内固定有轴承，所述喷射头与所述单向阀之间通过所述轴承转动连接；