一种超短半径水平井轨迹自动修正射流钻头
技术领域
本实用新型涉及射流钻头领域，特别涉及一种超短半径水平井轨迹自动修正射流钻头。
背景技术
由于钻井作业的高成本在一定程度上限制了非常规油气、深层油气等的经济高效开发，为了提高机械钻速、增加采油率，通常采用高压水射流径相钻井技术来提升油气开发效益。高压水射流径相钻井技术利用高能流体进行破岩，在管内实现垂直钻孔到水平钻孔的转换，通常可钻出直径为30-50mm，深度为50-100m的径相侧边，克服了以往径向钻井技术中存在的径向深度较短的缺点，解决了传统钻井作业中建井周期长、施工费用高的难题，且利用清洁材料作为工作流体代替钻井泥浆，减轻了对地层和环境的破坏。
自动轨迹修正水射流钻头：其基本原理是当射流管发生偏移时，其上下两侧轴向长度会产生一个位移差，该位移差将带动挡板条在滑道上移动从而使偏移方向的射流孔打开，并借助于偏移方向水射流的反冲力实现偏移射流钻头轨迹的自动修正。
在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有的钻头至少存在以下问题：
1.喷射钻头前进轨迹控制难
2.喷射钻头前进阻力上升快、径向孔径小、有效喷射距离短
3.喷射钻头易受水射流的影响，磨损大、寿命短、更换频率高
因此有必要对现有射流钻头加以改进。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种自动轨迹修正射流钻头，当射流管进行径向喷射并与轴向产生向下的偏移时，射流管上下两侧由于产生微小变形而致使管道上侧产生拉伸变形，下侧则产生压缩变形，形成的位移差将带动挡板条移动，使得上侧的挡板条随之拉伸而继续挡住射流孔；下侧的挡板条随之压缩并打开射流孔。此时，水射流将沿着下侧的射流孔喷射而出，由此产生了与偏移方向相反的一个反冲击力致使射流管向上侧偏移，以此来修正前进的方向，实现了井下设备的控制，提高了钻采效率。所述技术方案如下：
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种自动轨迹修正射流钻头，至少包括：喷射钻头体、射流软管、滑板条、耐磨挡板条、周向喷嘴、空腔；所述喷射钻头体右端设置有前向喷嘴，钻头体从左至右顺次设置有滑板条、耐磨挡板条、周向喷嘴、空腔，且其内部包括射流软管；所述滑板条的左端与喷射钻头体连接；所述耐磨挡板条的左端与滑板条的右端连接。
所述喷射钻头体沿四个周向均匀设置有滑板槽，所述喷射钻头体在与滑板槽正对的四个方向开有四个周向喷嘴，所述射流软管的外壁设置有内螺纹，通过内螺纹与喷射钻头体的内壁连接。
所述喷射钻头体的外径为18～20mm；所述喷射软管的外径为10～12mm，所述周向喷嘴呈圆柱形，其内径为1～2mm，长度为4～5mm，孔眼扩散角为90°。
所述滑板条与耐磨挡板条完全地嵌入滑板槽内，所述滑板槽的右端留有空腔。
所述滑板槽截面呈T字形，长度为20～22mm，高度为3～4mm；所述滑板条长度为12～14mm；所述耐磨挡板条为高密度抗冲击材质，长度为3～4mm。
所述的喷射钻头体右端开有前向喷嘴，与内部射流软管连接。
所述的前向喷嘴呈锥形，喷射出口的直径为1～2mm，长度为6～8mm，前向中心孔锥角α为13°～15°。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：
1.通过增设内外螺纹，使得射流软管与喷射钻头体紧密地连接；
2.通过增设滑板槽，使得滑板条能够在喷嘴轨迹改变时起到打开或关闭喷嘴口的目的；
3.通过增设四个周向喷嘴，利用水射流的反冲力实现钻头轨迹的自动修正。(若增设6个甚至8个周向喷嘴，其修正效果将更加明显)
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的一种自动轨迹修正水射流钻头结构示意图；
图2是本实用新型提供的图1中轨迹偏移后结构示意图；
图3是本实用新型提供的图1中滑板条的三维结构图；
图4是本实用新型提供的图1中结构的截面图；
图中各符号表示含义如下：
1喷射钻头体；
2射流软管，2a内螺纹；
3滑板条，3a滑板槽；
4耐磨挡板条；
5周向喷嘴
6空腔
图中箭头①方向为前向喷嘴水射流方向；
图中箭头②方向为钻头方向偏移时周向水射流的喷射方向。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面讲结合附图对本实用新型实施方式作进一步的描述。
参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种自动轨迹修正水射流钻头，至少包括：喷射钻头体1、射流软管2、滑板条3、耐磨挡板条4、周向喷嘴5、空腔6；所述喷射钻头体1右端设置有前向喷嘴，钻头体1从左至右顺次设置有滑板条3、耐磨挡板条4、周向喷嘴5、空腔6，且其内部包括射流软管2；所述滑板条3的左端与喷射钻头体1连接；所述耐磨挡板条4的左端与滑板条3的右端连接；本实用新型自动轨迹修正水射流钻头通过设置周向喷嘴和挡板条结构，修正了射流钻头的前进方向，提高了钻进效率。
同时参见图2所示，具体地，所述喷射钻头体的外径为18～20mm；所述喷射软管的外径为10～12mm，所述周向喷嘴呈圆柱形，其内径为1～2mm，长度为4～5mm，孔眼扩散角为90°，喷射钻头体右端开有前向喷嘴，与内部射流软管连接，前向喷嘴呈锥形，喷射出口的直径为1～2mm，长度为6～8mm，前向中心孔锥角α为13°～15°；所述射流软管的外壁设置有内螺纹，通过内螺纹与喷射钻头体的内壁连接；所述滑板条与耐磨挡板条完全地嵌入滑板槽内，所述滑板槽的右端留有空腔。
同时参见图3所示，所述滑板条呈T字形(挡板条形状类似)，长度为12～14mm，高度为3～4mm；所述挡板条为高密度抗冲击材质，长度为3～4mm。
同时参见图4所示，所述所述喷射钻头体沿四个周向均匀设置有滑板槽，滑板槽截面呈T字形，长度为20～22mm；所述喷射钻头体在与滑板槽正对的四个方向开有四个周向喷嘴。
本实用新型实施例的工作原理：当射流管进行径向喷射并与轴向产生向下的偏移时，射流管上下两侧由于产生微小变形而致使管道上侧产生拉伸变形，下侧则产生压缩变形，形成的位移差将带动挡板条移动，使得上侧的挡板条随之拉伸而继续挡住射流孔；下侧的挡板条随之压缩并打开射流孔。
此时，水射流将沿着下侧的射流孔喷射而出，由此产生了与偏移方向相反的一个反冲击力致使射流管向上侧偏移，以此来修正前进的方向。当射流管的方向逐渐与轴向平行过程中，射流管下侧的挡板条也逐渐恢复，直到关闭射流孔，与此同时，射流管的方向也与轴向平行，由此实现轨迹的自动修正。
此外，本实用新型实施例还具有以下优点：该喷射钻头以高压水为动力具有推进、排渣的特点；利用清洁材料作为工作流体代替钻井泥浆，减轻了对地层和环境的破坏；相较于传统钻井作业，其建井周期更短、施工费用更低，克服了以往径向钻井技术中存在的径向深度较短的缺点；依靠水射流的反冲力实现钻进轨迹的自动修正，解决了低渗油藏的开发难题，提高了钻采效率，对于经济高效地开发致密油气、煤层气以及新型地质能源(页岩气、地热等)具有重要意义。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
