專利名稱：粒子沖擊鉆井裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油開發(fā)領(lǐng)域中一種新型的鉆井裝置，它可以提高堅硬地層中的 鉆進速度。
背景技術(shù)：
目前，常規(guī)的鉆井技術(shù)是利用井底鉆頭的鉆壓和旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)機械破巖，達到鉆進的 目的，這種方式在鉆進堅硬地層時僅依靠鉆頭的機械作用進行破巖，泥漿的作用只是攜帶 巖屑，無法實現(xiàn)水力加機械的聯(lián)合破巖效果，作業(yè)周期長、鉆井成本高。隨著國內(nèi)深井、超深 井?dāng)?shù)量的增加，這一問題的解決變得更為迫切。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有鉆井技術(shù)中單純利用機械破巖方式所造成的作業(yè)周期長、鉆井成本高 等問題，本實用新型提供了一種粒子沖擊鉆井裝置，該裝置能夠提高鉆機在堅硬地層中的 鉆進速度，節(jié)約成本，縮短周期。本實用新型的技術(shù)方案是粒子沖擊鉆井裝置主要由粒子注入系統(tǒng)、粒子分離系統(tǒng)、粒子輸送系統(tǒng)和粒子存 儲處理系統(tǒng)組成。鉆井泵的泵出泥漿管路上連入其中的粒子注入系統(tǒng)，泥漿返回管路中連 入其中的粒子分離系統(tǒng)。粒子注入系統(tǒng)包括裝在注入塔上的粒子注入料斗、液控粒子泥漿閥II、上倉室、液 控粒子泥漿閥I、下倉室和螺旋推進器，且按粒子注入料斗、液控粒子泥漿閥II、上倉室、液 控粒子泥漿閥I、下倉室及螺旋推進器的順序從上往下依次串連。上倉室的上部連接出一 小支管，該小支管上連接排壓閥，下倉室連接一小支管，該小支管上連接泥漿閥。粒子注入 料斗中的球形堅硬鋼顆粒依次通過上述串連的組件，最終由螺旋推進器將其注入高壓泥漿 中。在井口泥漿返回管路中連接一套粒子分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括振動篩、磁選機和脫 磁機，且振動篩位于粒子分離系統(tǒng)的上游部位，磁選機緊鄰振動篩的下部，而脫磁機又緊鄰 磁選機的下部，該系統(tǒng)將鋼顆粒從井底返回的泥漿中分離出來。粒子輸送系統(tǒng)是可實現(xiàn)多點裝卸料埋刮板輸送機。粒子存儲處理系統(tǒng)包括攪拌車和風(fēng)機，它處理并存儲鋼顆粒。本實用新型的有益效果是，該粒子沖擊鉆井裝置通過粒子注入系統(tǒng)將球形堅硬鋼 顆粒注入泥漿中，實現(xiàn)了機械加粒子沖擊聯(lián)合破巖，較傳統(tǒng)鉆井技術(shù)的鉆井速度快3至5 倍，縮短了鉆井時間，節(jié)省了成本。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行說明。


圖1是本實用新型的整體裝置結(jié)構(gòu)示意圖[0013]圖2是本實用新型的粒子注入系統(tǒng)組成示意圖圖3是本實用新型的粒子分離系統(tǒng)組成示意圖圖4是本實用新型的粒子輸送系統(tǒng)和粒子存儲處理系統(tǒng)示意圖圖中1-鉆井泵，2-泥漿池，3-泥漿池的流入管，4-粒子泥漿開關(guān)閥，5-泥漿閥， 6-注入倉室加壓管路，7-注入泥漿管路，8-螺旋推進器，9-下倉室，10-液壓站，11-泥漿 閥，12-液控粒子泥漿閥I，13-上倉室，14-注入塔，15-排壓閥，16-液控粒子泥漿閥II， 17-粒子注入料斗，18-串聯(lián)盤式輸送機，19-輸出管，20-串聯(lián)盤式輸送機的填料斗，21-粒 子處理進入管，22-攪拌車，23-吹風(fēng)管，24-排出管，25-裝料口，26-多點裝卸料埋刮板輸送 機，27-裝料口，28-粒子導(dǎo)入槽，29-輸出管，30-吹風(fēng)機，31-周轉(zhuǎn)箱，32-脫磁機，33-磁選 機，34-振動篩，35-振動篩流出管，36-振動篩流入管，37-粒子泥漿開關(guān)閥，38-原振動篩流 入管，39-粒子泥漿開關(guān)閥，40-井底返回泥漿去向控制閥，41-原振動篩，42-高架管，43-鵝 頸管，44-水龍頭，45-方鉆桿，46-轉(zhuǎn)盤，47-套管，48-鉆桿，49-鉆鋌，50-鉆頭，51-地層， 52-存儲箱。
具體實施方式
如
圖1所示，粒子沖擊鉆井裝置主要由粒子注入系統(tǒng)、粒子分離系統(tǒng)、粒子輸送系 統(tǒng)和粒子存儲處理系統(tǒng)組成。在鉆井泵1泵出泥漿管路上的注入泥漿管路7中，連接所述 的粒子注入系統(tǒng)；在泥漿返回管路的高架管42中，連接所述的粒子分離系統(tǒng)。如圖2所示，粒子注入系統(tǒng)包括裝在注入塔14上的粒子注入料斗17、液控粒子泥 漿閥II 16、上倉室13、液控粒子泥漿閥I 12、下倉室9和螺旋推進器8，且按粒子注入料斗 17、液控粒子泥漿閥II 16、上倉室13、液控粒子泥漿閥I 12、下倉室9和螺旋推進器8的順 序從上往下依次串連。上倉室13的上部分、液控粒子泥漿閥II 16之下連接一個小支管， 所述小支管上連接排壓閥15，下倉室9連接出一個小支管，其上連接泥漿閥11。如圖3所示，粒子分離系統(tǒng)包括振動篩34、磁選機33和脫磁機32，且振動篩34位 于粒子分離系統(tǒng)的上游部位，磁選機33緊鄰振動篩的下部，而脫磁機32又緊鄰磁選機33 的下部。如圖4所示粒子輸送系統(tǒng)是指多點裝卸料埋刮板輸送機26，粒子存儲處理系統(tǒng)包 括攪拌車22和風(fēng)機30。如
圖1所示，當(dāng)鉆頭鉆到堅硬地層需要粒子沖擊鉆井裝置時，將粒子泥漿開關(guān)閥4 打開，連通注入泥漿管路7與粒子注入系統(tǒng)；泥漿閥5打開，連通注入泥漿管路7與注入倉 室加壓管路6 ；粒子泥漿開關(guān)閥37打開，連通高架管42與振動篩流入管36 ；粒子泥漿開關(guān) 閥39打開，連通振動篩流出管35與原振動篩41 ；再將井底返回泥漿去向控制閥40關(guān)閉。 粒子輸送系統(tǒng)開始工作，球形堅硬鋼顆粒從位置較高的存儲箱52中流出，由多點裝卸料埋 刮板輸送機26的裝料口 27進入，后經(jīng)輸送從輸出管19進入粒子注入系統(tǒng)。粒子注入系統(tǒng)有兩套能分別單獨工作的裝置，所述鋼顆粒從輸出管19進入其中 一套裝置的串聯(lián)盤式輸送機的填料斗20后，經(jīng)串聯(lián)盤式輸送機18進入位于注入塔14的頂 部的粒子注入料斗17中。如圖2所示，粒子注入系統(tǒng)開始工作時，粒子注入料斗17中的鋼 顆粒通過液控粒子泥漿閥II 16和液控粒子泥漿閥I 12的開啟而進入上倉室13和下倉室 9。上倉室13和下倉室9裝滿鋼顆粒后，液控粒子泥漿閥II 16關(guān)閉，泥漿閥11打開，給上、
4下兩倉室加壓，當(dāng)達到鉆井泵1泵出泥漿壓力后泥漿閥11關(guān)閉，螺旋推進器8將倉室內(nèi)的 粒子泥漿不斷地推入
圖1所示的注入泥漿管路7中，后又經(jīng)鵝頸管43進入鉆桿48、再至井 底。在螺旋推進器8推鋼顆粒到泥漿里的過程中，其出口前的部分顆粒度很小的泥漿則反 竄回上、下兩倉室，達到倉室內(nèi)壓力與注入泥漿管路7中的泥漿壓力的平衡。同時上、下倉 室內(nèi)，受重力的作用，比重較大的鋼顆粒會沉在下倉室9的下部，當(dāng)鋼顆粒所在的液面高度 接近液控粒子泥漿閥I 12的下部時，液控粒子泥漿閥I 12關(guān)閉，并將上倉室13和下倉室 9隔絕開。排壓閥15打開，當(dāng)上倉室13壓力減至大氣壓時，液控粒子泥漿閥II 16開啟， 粒子注入料斗17中的鋼顆粒進入上倉室13，上倉室13滿后液控粒子泥漿閥II 16和排壓 閥15關(guān)閉，液控粒子泥漿閥I 12和泥漿閥11打開，給上倉室13和下倉室9加壓，然后重 復(fù)上述的注入過程。鋼顆粒被注入泥漿，并進入井中工作一段時間之后，粒子分離系統(tǒng)開始工作。從井 底返回的帶有鋼顆粒的泥漿通過高架管42和振動篩流入管36進入振動篩34進行篩分。篩 分出來的泥漿及大的巖屑通過振動篩流出管35送至
圖1中所示的原振動篩41進行進一步 處理，而鋼顆粒及與其粒度接近的巖屑流入磁選機33進行磁分離，分離出的鋼顆粒經(jīng)過脫 磁機32脫磁后進入周轉(zhuǎn)箱31，然后流入多點裝卸料埋刮板輸送機26的裝料口 25。一旦周 轉(zhuǎn)箱31內(nèi)有分離出的鋼顆粒流入，則停止存儲箱52內(nèi)的鋼顆粒從裝料口 27流出。之后鋼 顆粒從裝料口 25進入，通過多點裝卸料埋刮板輸送機26輸送，從輸出管19進入粒子注入 系統(tǒng)的串聯(lián)盤式輸送機的填料斗20，從而開始鋼顆粒的循環(huán)使用。當(dāng)要停止使用粒子泥漿鉆井裝置時，粒子存儲處理系統(tǒng)開始工作。該系統(tǒng)工作前 先將多點裝卸料埋刮板輸送機26的卸料點由輸出管19轉(zhuǎn)換至粒子處理進入管21，鋼顆粒 從粒子處理進入管21被送至攪拌車22的滾筒內(nèi)進行攪拌和翻轉(zhuǎn)，與此同時吹風(fēng)機30通過 吹風(fēng)管32不斷向滾筒內(nèi)吹風(fēng)來進行干燥。待滾筒內(nèi)的鋼顆粒量達到攪拌車的工作載荷時， 關(guān)閉周轉(zhuǎn)箱31下面的流出口，停止多點裝卸料埋刮板輸送機26，粒子分離系統(tǒng)分離出的鋼 顆粒則暫時堆積在周轉(zhuǎn)箱31內(nèi)。待攪拌車22的滾筒內(nèi)的鋼顆粒干燥完成后，開啟多點裝 卸料埋刮板輸送機26，滾筒內(nèi)的鋼顆粒則從排出管24由裝料口 25進入多點裝卸料埋刮板 輸送機26送至出料管29，并通過粒子導(dǎo)入槽28進入存儲箱52內(nèi)存儲。攪拌車22的滾筒 內(nèi)的鋼顆粒排完后，打開周轉(zhuǎn)箱31下的流出口，待干燥的鋼顆粒以同樣的方式進入攪拌車 22的滾筒內(nèi)進行干燥處理，上面過程不斷重復(fù)直至泥漿中的鋼顆粒全部分離并干燥完成， 放入存儲箱52中為止。
權(quán)利要求一種粒子沖擊鉆井裝置，其特征是該裝置主要由粒子注入系統(tǒng)、粒子分離系統(tǒng)、粒子輸送系統(tǒng)和粒子存儲處理系統(tǒng)組成；鉆井泵(1)泵出的泥漿管路中連接有所述的粒子注入系統(tǒng)，泥漿返回管路中連接有所述的粒子分離系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述粒子沖擊鉆井裝置，其特征是粒子注入系統(tǒng)由裝在注入 塔(14)上的粒子注入料斗(17)、液控粒子泥漿閥II (16)、上倉室(13)、液控粒子泥漿閥 1(12)、下倉室(9)和螺旋推進器(8)從上往下依次串連組成，且位于上倉室(13)的上部 分、液控粒子泥漿閥11(16)之下連接一個小支管，所述小支管上連接有排壓閥(15)，下倉 室(9)連接出一個小支管，其上連接有泥漿閥(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子沖擊鉆井裝置，其特征在于粒子分離系統(tǒng)包括振動篩 (34)、磁選機(33)和脫磁機(32)，且振動篩(34)位于粒子分離系統(tǒng)的上游部位，磁選機 (33)緊鄰振動篩的下部，而脫磁機(32)又緊鄰磁選機(33)的下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子沖擊鉆井裝置，其特征在于粒子存儲處理系統(tǒng)包括攪 拌車(22)和風(fēng)機(30)。
專利摘要本實用新型公開了一種粒子沖擊鉆井裝置，該裝置主要由粒子注入系統(tǒng)、粒子分離系統(tǒng)、粒子輸送系統(tǒng)和粒子存儲處理系統(tǒng)組成。粒子注入系統(tǒng)連接到鉆井泵泵出的泥漿管路中；粒子分離系統(tǒng)連接到泥漿返回管路中。該粒子沖擊鉆井裝置通過粒子注入系統(tǒng)將球形堅硬鋼顆粒注入泥漿中，實現(xiàn)了機械加粒子沖擊聯(lián)合破巖，縮短了鉆井時間，節(jié)省了成本。
文檔編號E21B7/00GK201627534SQ20092021634
公開日2010年11月10日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者宋維華, 張楊, 王朝平, 謝桂芳 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院;北京化工大學(xué)