自动调节流量分配的喷嘴研究

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1、石油机械２０１５年第４３卷第１０期ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ—１—◀钻井技术与装备▶∗自动调节流量分配的喷嘴研究张友军于东兵张炎胡强法陈智（中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所）摘要：针对常规自进式喷嘴在水射流径向钻井时可能出现破岩钻孔能力或自牵引驱动力不足的问题，设计了自动调节流量分配的喷嘴。该喷嘴由前向喷嘴、后向喷嘴、探头和节流调节盘组成，探头和调节盘可根据钻进是否遇阻自动调节前、后向流量分配，实现喷嘴在正常钻进和遇阻情况下牵引力和破岩钻孔能力转换。在对喷嘴进行参数设计和对节流调节盘做受力分析后，测试了喷嘴的

2、前、后向流量分配及牵引力、节流盘启动特性和流量自动调节效果等。试验结果表明，在钻进遇阻时，喷嘴前向流量可增加６?７％以上，这说明其自动调节流量分配原理可行，结构参数合理，但样机前、后向流量系数分别只有０?６０和０?７５，效率偏低，因此喷嘴结构尚需优化。关键词：喷射钻井；径向井；喷嘴；流量分配；自动调节中图分类号：ＴＥ９２９文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１５?１０?００１ＳｔｕｄｙｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｌｏｗＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＮｏｚｚｌｅＺｈａｎｇＹｏｕｊｕｎＹｕＤｏｎｇｂｉｎ

3、ｇＺｈａｎｇＹａｎＨｕＱｉａｎｇｆａＣｈｅｎＺｈｉ（ＪｉａｎｇｈａｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＮＰＣＤｒｉｌｌｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｉｓｓｕｅｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｅｌｆ⁃ｆｅｅｄｉｎｇｎｏｚｚｌｅｄｕｒｉｎｇｒａｄｉａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｌｉｋｅｌｏｗｄｒｉｌｌｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｌｏｗｓｅｌｆ⁃ｔｒａｃｔｉｏｎｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅ，ａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｏｚｚｌｅｈａｓｂｅ

4、ｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ?Ｔｈｅｎｏｚｚｌｅｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｆｒｏｎｔａｎｄｂａｃｋｎｏｚｚｌｅｐｒｏｂｅａｎｄｔｈｒｏｔｔｌｅｐｌａｔｅ?Ｔｈｅｎｏｚｚｌｅｐｒｏｂｅａｎｄｔｈｒｏｔｔｌｅｐｌａｔｅｃｏｕｌｄａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｔｈｅｆｒｏｎｔａｎｄｂａｃｋｆｌｏｗａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｗｈｅｔｈｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ，ａｃｈｉｅ⁃ｖｉｎｇｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｔｒａｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｄｒｉｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅ

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6、ｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ，ｔｈｅｆｒｏｎｔｊｅｔｎｏｚｚｌｅｆｌｏｗｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅ６?７％，ｔｈｕｓｉｎｄｉｃａｔｉｎｇａｆｅａｓｉｂｌｅａｕｔｏ⁃ｍａｔｉｃｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?Ｂｕｔｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｈａｖｅｌｏｗｆｒｏｎｔａｎｄｂａｃｋｆｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃ

7、ｉｅｎｔｏｆｏｎｌｙ０?６０ａｎｄ０?７５，ｓｏｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｎｅｅｄｔｏｂｅｄｏｎｅｏｎｔｈｅｎｏｚｚｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｊｅｔｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｒａｄｉａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ；ｎｏｚｚｌｅ；ｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ａｕｔｏｍａｔｉｃａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ弯道转向并深入地层喷射钻进是径向钻井成功的技０引言术关键。水射流钻径向井喷射钻头不仅要高效破岩［３－４］［５］钻孔，还要具备自牵引驱动能力。［１］水射流径向钻井的主要工序包括定深定向、常规自进式喷嘴受流体输送管道流量⁃压降特

8、［２］套管钻孔开窗、钻水泥环和地层钻进。在套管性的限制，前、后流量分配需要兼顾喷射破岩钻孔［６］和水泥环成功钻穿后，喷嘴及输液软管通过导向器能力和自牵引能力，喷射钻进易出现破岩钻