一種適用于鉆井的環(huán)保粒子循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到油氣鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于鉆井的環(huán)保粒子循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]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(jī)械破巖，達(dá)到鉆進(jìn)的目的，鉆臺上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)控制頭，這種方式在遇到深部硬地層和強(qiáng)研磨地層時，僅依靠鉆頭的機(jī)械作用進(jìn)行破巖，泥漿的作用只是攜帶巖肩，無法實現(xiàn)水力加機(jī)械的聯(lián)合破巖效果，存在鉆速慢、周期長、成本高的問題。
[0003]近年來，粒子沖擊鉆井技術(shù)作為一項革命性的提速技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用；粒子沖擊鉆井是一種通過將直徑1-3毫米的球形鋼粒注入井底，以輔助破碎深部硬地層和強(qiáng)研磨地層的鉆井技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)的粒子沖擊鉆井系統(tǒng)粒子循環(huán)路徑為:井內(nèi)返出的粒子、巖肩和泥漿混合物依次通過井隊振動篩和粒子沖擊鉆井系統(tǒng)射流混漿器、磁選機(jī)、振動篩、巖肩儲存漏斗等，將返出的粒子從巖肩和泥漿混合物中分離并儲存于粒子儲存罐內(nèi)，再通過注入裝置注入井內(nèi)，形成鉆井循環(huán)?，F(xiàn)有技術(shù)的粒子沖擊鉆井系統(tǒng)粒子循環(huán)路徑存在的問題是:泥漿泄漏點多，易造成環(huán)境污染；巖肩需人工處理，勞動強(qiáng)度大；設(shè)備多、安裝位置分散，安裝復(fù)雜、耗時長。
[0004]粒子沖擊鉆井效果的好壞，其中一個關(guān)鍵因子便是粒子注入裝置，現(xiàn)有技術(shù)的粒子注入裝置通常采用單高壓罐式注入結(jié)構(gòu)，無法實現(xiàn)粒子連續(xù)注入；且高壓罐質(zhì)量和體積較大，運輸不方便，高壓區(qū)覆蓋面廣，安全風(fēng)險高；此外，還存在地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時長、費用高的問題。
[0005]公開號為CN201627534U，公開日為20101110的中國專利文獻(xiàn)公開了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)。
[0006]該專利文獻(xiàn)公開的粒子沖擊鉆井裝置，從井底返回的帶有鋼顆粒的泥漿通過高架管和振動篩流入管直接進(jìn)入振動篩，篩分后的泥漿及大的巖肩通過振動篩流出管送至原振動篩進(jìn)行進(jìn)一步處理，整個過程中存在泥漿泄漏點多的問題，極易造成環(huán)境污染。
[0007]公開號為CN 203742449U，公開日為2014年07月30日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種粒子立式注入裝置，其特征在于:包括高壓容器，高壓容器的上部設(shè)置進(jìn)料管，底部設(shè)置出料管，出料管上設(shè)置傾斜出口，高壓容器內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置螺旋齒，旋轉(zhuǎn)軸和高壓容器的頂部和底部之間分別設(shè)置上密封體和下密封體，上密封體和旋轉(zhuǎn)軸之間、下密封體和旋轉(zhuǎn)軸之間均設(shè)置軸承，上下端的軸承外側(cè)分別設(shè)置上端蓋和下端蓋，上端蓋上軸向設(shè)置泄壓孔，旋轉(zhuǎn)軸底部通過聯(lián)軸器連接電機(jī)，電機(jī)通過支撐筋固定在支腿上，高壓容器固定在支腿上，傾斜出口連接高壓液動閥，高壓液動閥連接高壓三通。
[0008]該專利文獻(xiàn)公開的粒子立式注入裝置，雖然可使粒子均勻下落，避免粒子在高壓容器底部堆積，但是，無法實現(xiàn)粒子連續(xù)注入，鉆井速度相當(dāng)有限；采用的高壓容器質(zhì)量和體積較大，造成地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時長、費用高。
[0009]公開號為CN 103195363A，公開日為2013年07月10日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種負(fù)壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，包括高壓粒子注入罐，高壓粒子注入罐頂部設(shè)置進(jìn)料口，底部設(shè)置出料口，其特征在于:進(jìn)料口一側(cè)安裝平衡壓力射流管，平衡壓力射流管一端設(shè)置射流防堵噴頭，另一端置于主管匯頂部，射流防堵噴頭位于高壓粒子注入罐底部，出料口底部設(shè)置負(fù)壓粒子注入管，負(fù)壓粒子注入管一端設(shè)置噴嘴，噴嘴連通主管匯，主管匯底部設(shè)置調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)管末端連通負(fù)壓粒子注入管出口，調(diào)節(jié)管內(nèi)設(shè)置調(diào)節(jié)閥。
[0010]該專利文獻(xiàn)公開的負(fù)壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，采用自旋轉(zhuǎn)式射流防堵噴頭，對高壓粒子注入罐出料口實現(xiàn)全方位、多角度攪動，能夠解決高壓粒子注入罐底部堵塞問題，但是，該裝置同樣無法實現(xiàn)粒子連續(xù)注入，鉆井速度受到限制；而且采用的高壓粒子注入罐質(zhì)量和體積較大，安裝和運輸都較為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種適用于鉆井的環(huán)保粒子循環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明采用雙注入泵連續(xù)注入裝置，保證粒子注入的連續(xù)性，有效提高了粒子沖擊鉆井效率，將井內(nèi)返出的粒子、巖肩和泥漿混合物直接引流至回收裝置，極大的減少了泥漿泄漏點，降低了環(huán)境污染。
[0012]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
一種適用于鉆井的環(huán)保粒子循環(huán)系統(tǒng)，包括鉆臺、注入裝置和回收裝置，其特征在于:所述注入裝置包括渣漿泵、螺桿輸送機(jī)和通過高壓管線與鉆井立管連接的粒子混合料斗，所述粒子混合料斗內(nèi)設(shè)置有換向管，換向管上連接有驅(qū)動換向管左右擺動的擺動液壓缸，粒子混合料斗上連接有第一輸送缸和第二輸送缸，第一輸送缸內(nèi)設(shè)置有第一活塞，第二輸送缸內(nèi)設(shè)置有第二活塞，第一活塞通過第一活塞桿連接在第一液壓缸上，第二活塞通過第二活塞桿連接在第二液壓缸上，所述換向管一端與高壓管線連通，另一端與第一輸送缸或第二輸送缸連通，渣漿泵通過第一管道與粒子混合料斗連通，螺桿輸送機(jī)通過第二管道與粒子混合料斗連通，所述回收裝置包括磁選機(jī)、井隊振動篩、旋轉(zhuǎn)儲罐和砂漿泵，磁選機(jī)通過第一管線連接在鉆臺的旋轉(zhuǎn)控制頭上，所述磁選機(jī)下方通過第二管線連接有泥漿罐，所述泥漿罐通過第三管線與砂漿泵連接，砂漿泵通過第四管線與井隊振動篩連接，所述磁選機(jī)上連接有水平輸送機(jī)，水平輸送機(jī)與所述旋轉(zhuǎn)儲罐連接，旋轉(zhuǎn)儲罐與渣漿泵連接。
[0013]還包括旋轉(zhuǎn)軸，所述擺動液壓缸包括缸體、活塞、活塞桿、擺桿和連接在擺桿上的花鍵，活塞通過活塞桿與擺桿連接，花鍵通過旋轉(zhuǎn)軸與換向管連接。
[0014]所述粒子混合料斗內(nèi)設(shè)置有螺旋式攪拌器，螺旋式攪拌器由螺旋攪拌棒和驅(qū)動螺旋攪拌棒轉(zhuǎn)動的攪拌電機(jī)構(gòu)成，螺旋攪拌棒位于粒子混合料斗內(nèi)，攪拌電機(jī)位于粒子混合料斗外。
[0015]所述高壓管線上連接有箭型止回閥。
[0016]所述第一液壓缸和第二液壓缸均為雙桿液壓缸。
[0017]所述換向管內(nèi)連接有兩個密封圈，兩個密封圈分別位于換向管的兩端。
[0018]所述螺旋攪拌棒上設(shè)置有攪拌葉片，攪拌葉片與螺旋攪拌棒滑動連接。
[0019]所述換向管的橫截面呈“ S ”型。
[0020]所述旋轉(zhuǎn)儲罐包括罐體、位于罐體內(nèi)的螺旋葉片、支撐架、篩桶和驅(qū)動罐體旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，螺旋葉片和支撐架固定連接在罐體的內(nèi)壁上，篩桶通過支撐架與螺旋葉片連接。
[0021]所述泥漿罐由圓柱罐體和錐形罐體構(gòu)成，錐形罐體位于圓柱罐體下方，錐形罐體和圓柱罐體為一體成型結(jié)構(gòu)。
[0022]所述第二管線上連接有輸送泵。
[0023]本發(fā)明的工作原理如下:
在粒子沖擊鉆井過程中，首先螺桿輸送機(jī)將粒子鉆井回收裝置中分離儲存的粒子通過第二管道添注至粒子混合料斗內(nèi)，并通過調(diào)整螺桿輸送機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速來控制粒子的添注速度，并通過渣漿泵向粒子混合料斗內(nèi)泵送泥漿，并維持粒子混合料斗內(nèi)粒子、泥漿混合物占粒子混合料斗容積的1/2-2/3之間；其次，打開螺旋式攪拌器，攪拌電機(jī)帶動螺旋攪拌棒不斷攪動，充分混合泥漿和粒子，以保證粒子注入井內(nèi)的均勻性。最后，當(dāng)粒子混合料斗內(nèi)粒子、泥漿混合物達(dá)到其容積的1/2時，啟動第一液壓缸和第二液壓缸，第一液壓缸驅(qū)動第一活塞桿收縮第一活塞進(jìn)入添注沖程，同時擺動液壓缸啟動，擺動換向管到第二輸送缸處，使換向管迅速與第二輸送缸連通，粒子混合料斗內(nèi)的粒子、泥漿混合物便添注入第一輸送缸內(nèi)；與此同時，第二液壓缸驅(qū)動第二活塞桿推動第二活塞進(jìn)入壓縮沖程，擠壓來自粒子混合料斗并儲存在第二輸送缸內(nèi)的粒子、泥漿混合物，粒子、泥漿混合物通過換向管注入高壓管線內(nèi)，并最終進(jìn)入井內(nèi)循環(huán)；當(dāng)?shù)诙钊\動至極限位置，壓縮沖程結(jié)束，第二液壓缸驅(qū)動第二活塞桿收縮第二活塞進(jìn)入添注沖程，擺動液壓缸再將換向管擺動到第一輸送缸處，并與第一輸送缸連通，第一液壓缸驅(qū)動第一活塞桿推動第一活塞由添注沖程轉(zhuǎn)為壓縮沖程，將第一輸送缸內(nèi)的粒子、泥漿混合物通過換向管注入高壓管線內(nèi)，并最終進(jìn)入井內(nèi)循環(huán)，實現(xiàn)了第一輸送缸和第二輸送缸的交替運行，使粒子能夠被連續(xù)注入井內(nèi)；井內(nèi)返出的泥漿、巖肩和粒子混合物直接通過旋轉(zhuǎn)控制頭和第一管線引流到磁選機(jī)內(nèi)，磁選機(jī)在泥漿、巖肩和粒子混合物中篩選出粒子，并通過水平輸送機(jī)將粒子運輸至旋轉(zhuǎn)儲罐內(nèi)儲存，巖肩和泥漿落入磁選機(jī)下方的泥漿罐內(nèi)，通過砂漿泵和第四管線直接將泥漿罐內(nèi)的巖肩、泥漿混合物直接泵至井隊振動篩，就實現(xiàn)了粒子的分離和回收，分離出的粒子儲存在旋轉(zhuǎn)儲罐內(nèi)，再由渣漿泵泵至粒子混合料斗內(nèi)，自此便實現(xiàn)了粒子在整個鉆井過程中的循環(huán)使用。
[0024]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在以下方面:
一、本發(fā)明，