一种多频二氧化碳射流工具的制作方法

1.本发明涉及射流工具技术领域，尤其是涉及一种多频二氧化碳射流工具。


背景技术：

2.水力增压射流技术是采用专门设计的井底增压装置配合钻头实现高压射流辅助钻井，提高钻井速度的技术。现有的井下增压装置存在如下技术问题：
3.(1)增压射流冲击力较低，破岩效果不佳；
4.(2)射流冲击井底岩石后，其动能迅速降低，导致环空内流体向上返排的动能较低，流体裹挟碎石、砂砾的能力降低，从而导致井底聚集大量碎石，降低了钻井效率。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种多频二氧化碳射流工具，用以解决现有的井下增压装置射流冲击力较低，破岩效果不佳，以及环空内流体向上返排的动能较低，导致井底聚集大量碎石，降低了钻井效率的技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种多频二氧化碳射流工具，包括上连接端子、分流壳体、转动壳体、下连接端子及脉冲发生机构；
7.所述上连接端子的上端用于连接钻杆；
8.所述分流壳体包括一体成型的连接部及射流部，所述连接部与所述上连接端子的下端固定连接，所述连接部的内腔与所述上连接端子的内腔连通，所述射流部的内腔与所述连接部的内腔连通，所述射流部上均匀开设有若干个第一侧冲孔；
9.所述转动壳体转动设置于所述连接部上，所述转动壳体的外侧壁上固定有若干个螺旋遮挡条，各个螺旋遮挡条均贴合于所述射流部的外侧壁并可阻挡部分第一侧冲孔；
10.所述下连接端子内开设有第一主流道、第一清洗流道及第一脉冲流道，所述第一主流道、所述第一清洗流道及所述第一脉冲流道的上端均与所述射流部的内腔连通，所述下连接端子的下端用于与钻具连接，所述第一主流道用于与钻具的内腔连通，所述下连接端子的外侧壁上开设有与所述第一清洗流道连通的第二侧冲孔，所述第一脉冲流道的下端与所述第一主流道经由一连通槽连通；
11.所述脉冲发生机构包括塞体及弹性件，所述塞体滑动设置于所述连通槽内，所述弹性件的一端与所述第一脉冲流道的内壁连接，所述弹性件的另一端与所述塞体连接。
12.在一些实施例中，所述分流壳体还包括分流部，所述分流部内开设有第二主流道、第二清洗流道及第二脉冲流道，所述第二主流道、所述第二清洗流道及所述第二脉冲流道的上端均与所述射流部的内腔连通，所述第二主流道的下端与所述第一主流道的上端连通，所述第二清洗流道的下端与所述第一清洗流道的上端连通；所述第二脉冲流道的下端与所述第一脉冲流道的上端连通。
13.在一些实施例中，所述第一侧冲孔及所述第二侧冲孔从内至外均倾斜向上设置。
14.在一些实施例中，所述上连接端子的下端形成有安装部，所述连接部固定插设于
安装部内。
15.在一些实施例中，所述安装部的外侧壁上开设有环形槽，所述转动壳体的套设于所述安装部上，所述转动壳体的内侧壁上开设有与所述环形槽相配合的环形凸起，所述环形凸起插设于所述环形槽内。
16.在一些实施例中，所述下连接端子内还开设有弹簧放置槽，所述弹性件内置于所述弹簧放置槽，所述弹性件的一端与所述塞体抵接，所述弹性件的另一端与所述弹簧放置槽的内底壁抵接。
17.在一些实施例中，所述塞体上固定有一阻挡块，所述阻挡块与所述弹性件的一端抵接。
18.在一些实施例中，所述塞体上固定有若干个导向块，所述导向块滑动设置于所述第一脉冲流道内。
19.在一些实施例中，所述第一脉冲流道为弧形，所述塞体及各个所述导向块也均为弧形。
20.在一些实施例中，所述塞体的上端具有一弧形缺口，当塞体下移使弧形缺口与第一主流道连通时，第一脉冲流道内流体从弧形缺口流入第一主流道。
21.与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：通过第一侧冲孔喷射脉冲状射流射入环空，令射流具有更大动能，从而提高环空内流体的动能，提高其裹挟砾石的能力，从而减少井底聚集的砾石量，以提高钻井效率，同时，通过第二侧冲孔射出到环空的射流，使螺旋遮挡条转动，从而实现第一侧冲孔周期性启闭，提高第一侧冲孔喷射出的射流的冲击力；此外，通过在第一脉冲流道内设置塞体及弹性件，使第一脉冲流道内可周期性蓄能并将脉冲射流射入第一主流道的出口处，并与第一主流道内正常射出的流体混合后从进入钻具中，从钻头的喷孔射出，冲击井底，辅助破岩，提高了破岩效果。
附图说明
22.图1是本发明提供的多频二氧化碳射流工具的一实施例的立体结构示意图；
23.图2是图1的底视图；
24.图3是图2中剖面a-a的剖视图；
25.图4是图2中剖面b-b的剖视图；
26.图5是图3中的下连接端子的立体结构示意图；
27.图6是图5中的下连接端子的爆炸视图；
28.图7是图6在另一个视角的结构示意图；
29.图中：1-上连接端子、11-安装部、2-分流壳体、21-连接部、22-射流部、221-第一侧冲孔、23-分流部、231-第二主流道、232-第二清洗流道、233-第二脉冲流道、3-转动壳体、31-螺旋遮挡条、32-环形凸起、4-下连接端子、41-第一主流道、42-第一清洗流道、43-第一脉冲流道、44-连通槽、45-第二侧冲孔、46-弹簧放置槽、5-脉冲发生机构、51-塞体、511-阻挡块、512-导向块、513-弧形缺口、52-弹性件。
具体实施方式
30.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并
与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
31.请参照图1-图7，本发明提供了一种多频二氧化碳射流工具，包括上连接端子1、分流壳体2、转动壳体3、下连接端子4及脉冲发生机构5；
32.所述上连接端子1的上端用于连接钻杆；
33.所述分流壳体2包括一体成型的连接部21及射流部22，所述连接部21与所述上连接端子1的下端固定连接，所述连接部21的内腔与所述上连接端子1的内腔连通，所述射流部22的内腔与所述连接部21的内腔连通，所述射流部22上均匀开设有若干个第一侧冲孔221；
34.所述转动壳体3转动设置于所述连接部21上，所述转动壳体3的外侧壁上固定有若干个螺旋遮挡条31，各个螺旋遮挡条31均贴合于所述射流部22的外侧壁并可阻挡部分第一侧冲孔221；
35.所述下连接端子4内开设有第一主流道41、第一清洗流道42及第一脉冲流道43，所述第一主流道41、所述第一清洗流道42及所述第一脉冲流道43的上端均与所述射流部22的内腔连通，所述下连接端子4的下端用于与钻具连接，所述第一主流道41用于与钻具的内腔连通，所述下连接端子4的外侧壁上开设有与所述第一清洗流道42连通的第二侧冲孔45，所述第一脉冲流道43的下端与所述第一主流道41经由一连通槽44连通；
36.所述脉冲发生机构5包括塞体51及弹性件52，所述塞体51滑动设置于所述连通槽44内，所述弹性件52的一端与所述第一脉冲流道43的内壁连接，所述弹性件52的另一端与所述塞体51连接。
37.在使用时，含有二氧化碳的流体由钻杆进入上连接端子1，接着进入分流壳体2的连接部21及射流部22，此时，部分流体通过第一侧冲孔221进行射流，且部分第一侧冲孔221被螺旋遮挡条31遮盖，其余流体进入下连接端子4，此时，流体分成三路，第一路流体进入第一清洗流道42，通过第二侧冲孔45射流至井眼环空并向上流动，井眼环空内向上流动的流体流经过螺旋遮挡条31时，会推动螺旋遮挡条31转动，进而带动转动壳体3转动，螺旋遮挡条31的转动使得各个第一侧冲孔221周期性地开启和关闭，从而产生了脉冲状射流射入环空，令射流具有更大动能，从而提高环空内流体的动能，提高其裹挟砾石的能力；第二路流体进入第一脉冲流道43，此时塞体51令连通槽44呈现为关闭状态，随着流体不断流入第一脉冲流道43，压力增大，压缩弹性件52，使塞体51下移，当塞体51下移到预设位置时，连通槽44开启，第一脉冲流道43内的高压流体射入到第一主流道41的出口处，弹性件52回弹，之后继续蓄能再射出，如此循环往复，不断产生脉冲高压射流射入到第一主流道41的出口处；第三路流体进入第一主流道41，并与第一脉冲流道43射出的高压射流混合后进入钻具中，从钻头的喷孔射出，冲击井底，辅助破岩。
38.本发明提供的技术方案通过第一侧冲孔221喷射脉冲状射流射入环空，令射流具有更大动能，从而提高环空内流体的动能，提高其裹挟砾石的能力，从而减少井底聚集的砾石量，以提高钻井效率，同时，通过第二侧冲孔45射出到环空的射流，使螺旋遮挡条31转动，从而实现第一侧冲孔221周期性启闭，提高第一侧冲孔221喷射出的射流的冲击力；此外，通过在第一脉冲流道43内设置塞体51及弹性件52，使第一脉冲流道43内可周期性蓄能并将脉冲射流射入第一主流道41的出口处，并与第一主流道41内正常射出的流体混合后从进入钻具中，从钻头的喷孔射出，冲击井底，辅助破岩，提高了破岩效果。
39.为了具体实现分流壳体2的分流功能，请参照图3和图4，在一优选的实施例中，所述分流壳体2还包括分流部23，所述分流部23内开设有第二主流道231、第二清洗流道232及第二脉冲流道233，所述第二主流道231、所述第二清洗流道232及所述第二脉冲流道233的上端均与所述射流部22的内腔连通，所述第二主流道231的下端与所述第一主流道41的上端连通，所述第二清洗流道232的下端与所述第一清洗流道42的上端连通；所述第二脉冲流道233的下端与所述第一脉冲流道43的上端连通。
40.为了提高环空内的流体的携砂能力，请参照图3和图4，在一优选的实施例中，所述第一侧冲孔221及所述第二侧冲孔45从内至外均倾斜向上设置，从而为环空内的流体提供向上流动的动能。
41.为了具体实现上连接端子1与连接部21的固定连接，请参照图3和图4，在一优选的实施例中，所述上连接端子1的下端形成有安装部11，所述连接部21固定插设于安装部11内。
42.为了具体实现转动壳体3的转动，请参照图3和图4，在一优选的实施例中，所述安装部11的外侧壁上开设有环形槽，所述转动壳体3的套设于所述安装部11上，所述转动壳体3的内侧壁上开设有与所述环形槽相配合的环形凸起32，所述环形凸起32插设于所述环形槽内，从而仅允许转动壳体3转动，不允许其沿长度方向发生位移。
43.为了具体实现弹性件52的安装，请参照图3-图7，在一优选的实施例中，所述下连接端子4内还开设有弹簧放置槽46，所述弹性件52内置于所述弹簧放置槽46，所述弹性件52的一端与所述塞体抵接，所述弹性件的另一端与所述弹簧放置槽46的内底壁抵接。
44.为了具体实现弹性件52的一端与所述塞体51的抵接，请参照图3-图7，在一优选的实施例中，所述塞体51上固定有一阻挡块511，所述阻挡块511与所述弹性件52的一端抵接。
45.为了提高塞体51移动的稳定性，请参照图3-图7，在一优选的实施例中，所述塞体上固定有若干个导向块512，所述导向块512滑动设置于所述第一脉冲流道43内。
46.为了进一步提高塞体51移动的稳定性，请参照图6，在一优选的实施例中，所述第一脉冲流道43为弧形，所述塞体51及各个所述导向块512也均为弧形，从而可通过弧形的限位作用，防止塞体51横向移动。
47.为了便于第一脉冲流道43内流体进行射流，请参照图3-图7，在一优选的实施例中，所述塞体51的上端具有一弧形缺口513，当塞体51下移使弧形缺口513与第一主流道41连通时，第一脉冲流道43内流体从弧形缺口513流入第一主流道41，进行射流。
48.为了更好地理解本发明，以下结合图1-图7来对本发明提供的多频二氧化碳射流工具的工作过程进行详细说明：在使用时，含有二氧化碳的流体由钻杆进入上连接端子1，接着进入分流壳体2的连接部21及射流部22，此时，部分流体通过第一侧冲孔221进行射流，且部分第一侧冲孔221被螺旋遮挡条31遮盖，其余流体进入分流部23，此时，流体分成三路，第一路流体进入第二清洗流道232，接着进入第一清洗流道42，通过第二侧冲孔45射流至井眼环空并向上流动，井眼环空内向上流动的流体流经过螺旋遮挡条31时，会推动螺旋遮挡条31转动，进而带动转动壳体3转动，螺旋遮挡条31的转动使得各个第一侧冲孔221周期性地开启和关闭，从而产生了脉冲状射流射入环空，令射流具有更大动能，从而提高环空内流体的动能，提高其裹挟砾石的能力；第二路流体进入第二脉冲流道233，接着进入第一脉冲流道43，此时塞体51令连通槽44呈现为关闭状态，随着流体不断流入第一脉冲流道43，压力
增大，压缩弹性件52，使塞体51下移，当塞体51下移到预设位置时，连通槽44开启，第一脉冲流道43内的高压流体射入到第一主流道41的出口处，弹性件52回弹，之后继续蓄能再射出，如此循环往复，不断产生脉冲高压射流射入到第一主流道41的出口处；第三路流体进入第二主流道231，接着进入第一主流道41，并与第一脉冲流道43射出的高压射流混合后进入钻具中，从钻头的喷孔射出，冲击井底，辅助破岩。
49.本发明提供的技术方案通过第一侧冲孔221喷射脉冲状射流射入环空，令射流具有更大动能，从而提高环空内流体的动能，提高其裹挟砾石的能力，从而减少井底聚集的砾石量，以提高钻井效率，同时，通过第二侧冲孔45射出到环空的射流，使螺旋遮挡条31转动，从而实现第一侧冲孔221周期性启闭，提高第一侧冲孔221喷射出的射流的冲击力；此外，通过在第一脉冲流道43内设置塞体51及弹性件52，使第一脉冲流道43内可周期性蓄能并将脉冲射流射入第一主流道41的出口处，并与第一主流道41内正常射出的流体混合后从进入钻具中，从钻头的喷孔射出，冲击井底，辅助破岩，提高了破岩效果。
50.以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多频二氧化碳射流工具，其特征在于，包括上连接端子、分流壳体、转动壳体、下连接端子及脉冲发生机构；所述上连接端子的上端用于连接钻杆；所述分流壳体包括一体成型的连接部及射流部，所述连接部与所述上连接端子的下端固定连接，所述连接部的内腔与所述上连接端子的内腔连通，所述射流部的内腔与所述连接部的内腔连通，所述射流部上均匀开设有若干个第一侧冲孔；所述转动壳体转动设置于所述连接部上，所述转动壳体的外侧壁上固定有若干个螺旋遮挡条，各个螺旋遮挡条均贴合于所述射流部的外侧壁并可阻挡部分第一侧冲孔；所述下连接端子内开设有第一主流道、第一清洗流道及第一脉冲流道，所述第一主流道、所述第一清洗流道及所述第一脉冲流道的上端均与所述射流部的内腔连通，所述下连接端子的下端用于与钻具连接，所述第一主流道用于与钻具的内腔连通，所述下连接端子的外侧壁上开设有与所述第一清洗流道连通的第二侧冲孔，所述第一脉冲流道的下端与所述第一主流道经由一连通槽连通；所述脉冲发生机构包括塞体及弹性件，所述塞体滑动设置于所述连通槽内，所述弹性件的一端与所述第一脉冲流道的内壁连接，所述弹性件的另一端与所述塞体连接。2.根据权利要求1所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述分流壳体还包括分流部，所述分流部内开设有第二主流道、第二清洗流道及第二脉冲流道，所述第二主流道、所述第二清洗流道及所述第二脉冲流道的上端均与所述射流部的内腔连通，所述第二主流道的下端与所述第一主流道的上端连通，所述第二清洗流道的下端与所述第一清洗流道的上端连通；所述第二脉冲流道的下端与所述第一脉冲流道的上端连通。3.根据权利要求1所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述第一侧冲孔及所述第二侧冲孔从内至外均倾斜向上设置。4.根据权利要求1所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述上连接端子的下端形成有安装部，所述连接部固定插设于安装部内。5.根据权利要求4所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述安装部的外侧壁上开设有环形槽，所述转动壳体的套设于所述安装部上，所述转动壳体的内侧壁上开设有与所述环形槽相配合的环形凸起，所述环形凸起插设于所述环形槽内。6.根据权利要求1所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述下连接端子内还开设有弹簧放置槽，所述弹性件内置于所述弹簧放置槽，所述弹性件的一端与所述塞体抵接，所述弹性件的另一端与所述弹簧放置槽的内底壁抵接。7.根据权利要求6所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述塞体上固定有一阻挡块，所述阻挡块与所述弹性件的一端抵接。8.根据权利要求1所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述塞体上固定有若干个导向块，所述导向块滑动设置于所述第一脉冲流道内。9.根据权利要求8所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述第一脉冲流道为弧形，所述塞体及各个所述导向块也均为弧形。10.根据权利要求1所述的多频二氧化碳射流工具，其特征在于，所述塞体的上端具有一弧形缺口，当塞体下移使弧形缺口与第一主流道连通时，第一脉冲流道内流体从弧形缺口流入第一主流道。

技术总结
本发明公开了一种多频二氧化碳射流工具，包括上连接端子、分流壳体、转动壳体、下连接端子及脉冲发生机构；所述分流壳体包括一体成型的连接部及射流部；所述转动壳体转动设置于所述连接部上；所述下连接端子内开设有第一主流道、第一清洗流道及第一脉冲流道；所述脉冲发生机构包括塞体及弹性件，所述塞体滑动设置于所述连通槽内，所述弹性件的一端与所述第一脉冲流道的内壁连接，所述弹性件的另一端与所述塞体连接。本发明提出的技术方案的有益效果是：通过第一侧冲孔喷射脉冲状射流射入环空，令射流具有更大动能，从而提高环空内流体的动能，提高其裹挟砾石的能力，从而减少井底聚集的砾石量，以提高钻井效率。以提高钻井效率。以提高钻井效率。


技术研发人员：严梁柱 王晨阳 方琼瑶 方海洲
受保护的技术使用者：湖北省油气地质工程有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/13