CN104763334A - 一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置及方法，其技术方案是包括粒子举升灌装系统、压力补偿系统、双罐注入系统、防堵混合系统和电路控制系统，属于石油钻井工程技术领域，适用于粒子冲击钻井中粒子的连续注入，所述的压力补偿系统可将粒子注入罐中的压力预先升至工作压力；所述的双罐注入系统由可交替使用的双罐并联，保证粒子连续注入；所述的防堵混合系统在避免粒子堵塞的同时，可使粒子可控可调的注入混合腔，与钻井液充分混合。本发明可实现粒子冲击钻井时粒子的连续注入，可长时间连续工作，保证了粒子浓度可控可调，避免了粒子堵塞事故的发生，且粒子与钻井液混合均匀；结构合理紧凑，使用安全可靠，可大幅缩短钻井周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻井工程技术，特别涉及一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置及方法。
背景技术
粒子冲击钻井技术是提高深井/超深井及硬地层钻井速度的有效途径之一，而粒子注入装置是粒子冲击钻井技术实现的前提和关键，从根本上讲，粒子注入装置研究的核心是如何将钢质粒子以一定的速率，连续地注入到高压钻井液中。
目前，国内外已有的粒子注入装置尚不能真正的实现粒子的连续注入，即使采用双注入管注入装置，应用中也存在着明显的弊病。在两管交替时，低压管有一个升压过程，当刚接通低压管时，因压力大幅下降而无法正常进行喷射作业，而低压管压力升至稳定工作压力需要一段时间，使喷射作业存在间断，不能保证粒子冲击钻井系统始终连续地工作。
当系统正常工作时，高压罐中的粒子以一定的速度自下料管进入混合腔，当粒子截止阀突然关闭时，由于惯性的作用，粒子仍然下落，导致粒子在下料管中压实，之后，系统的压力降低，由于容积效应，高压罐和其内部的水恢复弹性变形，即高压罐体积收缩而水的体积膨胀，使得整个高压罐的空间减小，导致下料管中粒子持续压实，最终导致下料管的严重堵塞，且固体粒子自身流动性不良，很容易发生粒子出料口堵塞的事故，且解堵困难。所以，在系统停止工作时，应及时将高压罐中的压力卸掉，避免产生容积效应，而安装泄压阀是不可取的，这样不仅造成操作的不便，而且使得高压罐在释放数十兆帕压力时产生事故隐患。
在粒子冲击钻井过程中，要求粒子必须以固定的体积比例均匀的注入高压主管汇，且粒子的浓度能够连续可调，常用的螺杆挤压式注入方式因螺杆挤压器的密封性较差，且磨损严重，而限制了其推广应用。上述局面严重制约了粒子冲击钻井技术的商业化进程，粒子注入装置存在的问题急需解决。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置及方法，通过设计粒子举升灌装系统、压力补偿系统、双罐注入系统和防堵混合系统，真正实现粒子连续注入、防堵且粒子浓度连续可调的目的，并通过电路控制系统实现操作的远程控制，解决现有技术中存在的问题。
一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，包括粒子举升灌装系统（1）、压力补偿系统（2）、双罐注入系统（3）、防堵混合系统（4）和电路控制系统（5），粒子举升灌装系统（1）与双罐注入系统（3）的入口连接，且双罐注入系统（3）的侧壁连通压力补偿系统（2），在双罐注入系统（3）的底部连接防堵混合系统（4），一侧安设电路控制系统（5）；所述的粒子举升灌装系统（1）将粒子举升至双罐注入系统（3）中；所述的压力补偿系统可对双罐注入系统（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入系统（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合系统（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制系统（5）可实现操作的远程控制。
上述的粒子举升灌装系统（1）包括储料箱（1-1）、垂直螺旋输送机（1-2）、电机（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌装阀（1-5）；垂直螺旋输送机（1-2）在顶部电机（1-3）的带动下，将储料箱（1-1）中的粒子举升到设备的最高处，灌入到料斗（1-4）中；通过启闭粒子灌装阀（1-5），将粒子注入左右两个粒子注入罐（3-1）中。
上述的压力补偿系统（2）包括升压管线（2-1）、升压用泥浆阀（2-2）；所述的升压管线（2-1）为高压主管线的一个分支，通过打开升压用泥浆阀（2-2）向粒子注入罐（3-1）内输入高压钻井液，将粒子注入罐（3-1）升压至工作压力，完成预升压过程，并完成粒子与钻井液的初级混合，形成粒子混浆，避免粒子注入罐（3-1）接通高压管汇后升压出现压力下降和管汇中粒子间断现象的发生。
上述的双罐注入系统（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程。
上述的防堵混合系统（4）包括引射器（4-1）和防堵喷头（4-2）；引射器（4-1）位于粒子注入罐（3-1）的底部，包括两向阀（4-1-1）、粒子浓度调节机构（4-1-2）、下料管（4-1-3）和混合腔（4-1-4），粒子混浆通过下料管（4-1-3）和粒子截止阀的圆柱孔（3-2-1）注入混合腔（4-1-4）中；两向阀（4-1-1）包括阀门体（4-1-1-1）、单向开关（4-1-1-2）和拉伸弹簧（4-1-1-3），当粒子注入罐（3-1）中的压力低于高压主管汇的压力时，两向阀（4-1-1）在压差的作用下向上运动，平衡两者的压力，在粒子连续注入装置停止工作后，粒子注入罐（3-1）中的压力高于高压主管汇的压力，单向开关（4-1-1-2）向下运动，对粒子注入罐自动泄压，设置阶梯孔防止拉伸弹簧（4-1-1-3）被过渡拉伸，泄压后，在拉伸弹簧的作用下，单向开关回位。
上述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带动第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）同轴转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）啮合，从而带动第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）下端为第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），通过第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）的异向运动，第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。
上述的防堵喷头（4-2）包括顶部尖帽（4-2-1）、防堵喷嘴（4-2-2）和滤砂网（4-2-3），底部车有螺纹，可方便的旋拧在粒子注入罐（3-1）底部；顶部尖帽（4-2-1）可减少粒子的堆积对防堵喷头产生的压实作用；所述的防堵喷嘴（4-2-2）前后、左右对称布置在防堵喷头本体上，喷嘴向下倾斜20°，每列4个；滤砂网（4-2-3）是不锈钢丝编织平纹编织网或斜纹编织网，基本孔径0.5mm。
本发明提到的一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置的注入方法，具体的操作步骤如下：
第一步：打开垂直螺旋输送机（1-2）顶部的电机（1-3），将粒子从储料箱（1-1）垂直举升至料斗（1-4），备用；
第二步：此时粒子注入罐（3-1）中装满粒子，打开第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10），钻井泵（7）通过管线（8）从泥浆池（6）中向外输送钻井液，钻井液进入引射器（4-1）中，一股喷射入粒子注入罐（3-1）底部，另一股通过粒子浓度调节机构（4-1-2）的孔口，在混合腔（4-1-4）中产生压降，打开粒子截止阀（3-2），粒子进入混合腔（4-1-4），与钻井液充分混合后，由通道口（16）进入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14），注入井筒；
第三步：当粒子注入罐（3-1）中的粒子行将用尽时，调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子注入罐（3-1）的粒子注入量减少，同时打开第三泥浆阀（11）、第四泥浆阀（12）和粒子截止阀（3-2），使得料子注入罐（3-1）连入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14）中，调节引射器（4-1）中的粒子浓度调节机构（4-1-2），使整个高压主管汇中粒子的浓度保持不变；
第四步：关闭第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10）和粒子截止阀（3-2），调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子浓度保持不变，继续钻进；
第五步：打开粒子注入阀（1-5），向粒子注入罐（3-1）中注满粒子后，关闭粒子注入阀（1-5）；
第六步：打开加压用泥浆阀（2-2），通过加压管线（2-1）向粒子注入罐（3-1）中输入高压钻井液，使升压速度略大于粒子注入罐（3-1）的粒子注入速度，当粒子注入罐（3-1）内压力升至工作压力，关闭加压用泥浆阀（2-2），完成预升压过程，备用；
之后，又可重复上述六个流程，便可实现连续、均匀地将粒子注入到高压主管汇中，注入井筒。
本发明的有益效果是：通过设计粒子举升灌装系统、压力补偿系统、双罐注入系统和防堵混合系统，真正实现粒子连续注入、防堵且粒子浓度连续可调的目的，并通过电路控制系统实现操作的远程控制；在不改变高压主管汇压力的条件下，管汇中始终保持有固定浓度的粒子，真正的实现粒子连续注入，可长时间连续工作，提高工作效率；具有良好的防堵效果；粒子浓度可连续的调节；粒子与钻井液两级混合，更加均匀；可实现操作的远程控制；其结构合理紧凑，使用安全可靠，可大幅缩短钻井周期。
附图说明
图1为本发明的整体装置工作示意图；
图2为本发明的整体装置右侧视图；
图3为图1中A处局部放大图；
图4为图2中B处局部放大图；
图5为本发明的防堵混合系统外部视图；
图6为本发明的防堵混合系统俯视图；
图7为本发明的防堵混合系统局部剖视图；
图8为图6中C-C剖视图；
图9为本发明的两向阀的俯视图；
图10为图9中D-D剖视图；
图11为图7中E处放大图；
图12为本发明的防堵喷头的示意图；
图13为本发明的粒子截止阀示意图；
上图中：粒子举升灌装系统1、压力补偿系统2、双罐注入系统3、防堵混合系统4和电路控制系统5、泥浆池6、钻井泵7、管线8、第一泥浆阀9、第二泥浆阀10、第三泥浆阀11、第四泥浆阀12、第一高压主管汇13、第二高压主管汇14，
储料箱1-1、垂直螺旋输送机1-2、电机1-3、料斗1-4和粒子灌装阀1-5，升压管线2-1、升压用泥浆阀2-2，粒子注入罐3-1、粒子截止阀3-2，圆柱孔3-2-1，粒子截止阀本体3-2-2，引射器4-1和防堵喷头4-2，两向阀4-1-1、粒子浓度调节机构4-1-2、下料管4-1-3和混合腔4-1-4，阀门体4-1-1-1、单向开关4-1-1-2和拉伸弹簧4-1-1-3，外部大齿轮4-1-2-1、第一外部小齿轮4-1-2-2和第二外部小齿轮4-1-2-3、第一内部小齿轮4-1-2-4和第二内部小齿轮4-1-2-5、第一齿条4-1-2-6、第二齿条4-1-2-7、第一半圆球形阀4-1-2-8、第二半圆球形阀4-1-2-9，顶部尖帽4-2-1、防堵喷嘴4-2-2、滤砂网4-2-3。
具体实施方式
结合附图1-13，对本发明作进一步的描述：
一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，包括粒子举升灌装系统（1）、压力补偿系统（2）、双罐注入系统（3）、防堵混合系统（4）和电路控制系统（5），粒子举升灌装系统（1）与双罐注入系统（3）的入口连接，且双罐注入系统（3）的侧壁连通压力补偿系统（2），在双罐注入系统（3）的底部连接防堵混合系统（4），一侧安设电路控制系统（5）；所述的粒子举升灌装系统（1）将粒子举升至双罐注入系统（3）中；所述的压力补偿系统可对双罐注入系统（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入系统（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合系统（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制系统（5）可实现操作的远程控制。
上述的粒子举升灌装系统（1）包括储料箱（1-1）、垂直螺旋输送机（1-2）、电机（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌装阀（1-5）；垂直螺旋输送机（1-2）在顶部电机（1-3）的带动下，将储料箱（1-1）中的粒子举升到设备的最高处，灌入到料斗（1-4）中；通过启闭粒子灌装阀（1-5），将粒子注入左右两个粒子注入罐（3-1）中。
上述的压力补偿系统（2）包括升压管线（2-1）、升压用泥浆阀（2-2）；所述的升压管线（2-1）为高压主管线的一个分支，通过打开升压用泥浆阀（2-2）向粒子注入罐（3-1）内输入高压钻井液，将粒子注入罐（3-1）升压至工作压力，完成预升压过程，并完成粒子与钻井液的初级混合，形成粒子混浆，避免粒子注入罐（3-1）接通高压管汇后升压出现压力下降和管汇中粒子间断现象的发生。
上述的双罐注入系统（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程。
上述的防堵混合系统（4）包括引射器（4-1）和防堵喷头（4-2）；引射器（4-1）位于粒子注入罐（3-1）的底部，包括两向阀（4-1-1）、粒子浓度调节机构（4-1-2）、下料管（4-1-3）和混合腔（4-1-4），粒子混浆通过下料管（4-1-3）和粒子截止阀的圆柱孔（3-2-1）注入混合腔（4-1-4）中；两向阀（4-1-1）包括阀门体（4-1-1-1）、单向开关（4-1-1-2）和拉伸弹簧（4-1-1-3），当粒子注入罐（3-1）中的压力低于高压主管汇的压力时，两向阀（4-1-1）在压差的作用下向上运动，平衡两者的压力，在粒子连续注入装置停止工作后，粒子注入罐（3-1）中的压力高于高压主管汇的压力，单向开关（4-1-1-2）向下运动，对粒子注入罐自动泄压，设置阶梯孔防止拉伸弹簧（4-1-1-3）被过渡拉伸，泄压后，在拉伸弹簧的作用下，单向开关回位。
上述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带动第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）同轴转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）啮合，从而带动第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）下端为第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），通过第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）的异向运动，第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。
上述的防堵喷头（4-2）包括顶部尖帽（4-2-1）、防堵喷嘴（4-2-2）和滤砂网（4-2-3），底部车有螺纹，可方便的旋拧在粒子注入罐（3-1）底部；顶部尖帽（4-2-1）可减少粒子的堆积对防堵喷头产生的压实作用；所述的防堵喷嘴（4-2-2）前后、左右对称布置在防堵喷头本体上，喷嘴向下倾斜20°，每列4个；滤砂网（4-2-3）是不锈钢丝编织平纹编织网或斜纹编织网，基本孔径0.5mm。
本发明提到的一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置的注入方法，具体的操作步骤如下：
第一步：打开垂直螺旋输送机（1-2）顶部的电机（1-3），将粒子从储料箱（1-1）垂直举升至料斗（1-4），备用；
第二步：此时粒子注入罐（3-1）中装满粒子，打开第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10），钻井泵（7）通过管线（8）从泥浆池（6）中向外输送钻井液，钻井液进入引射器（4-1）中，一股喷射入粒子注入罐（3-1）底部，另一股通过粒子浓度调节机构（4-1-2）的孔口，在混合腔（4-1-4）中产生压降，打开粒子截止阀（3-2），粒子进入混合腔（4-1-4），与钻井液充分混合后，由通道口（16）进入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14），注入井筒；
第三步：当粒子注入罐（3-1）中的粒子行将用尽时，调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子注入罐（3-1）的粒子注入量减少，同时打开第三泥浆阀（11）、第四泥浆阀（12）和粒子截止阀（3-2），使得料子注入罐（3-1）连入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14）中，调节引射器（4-1）中的粒子浓度调节机构（4-1-2），使整个高压主管汇中粒子的浓度保持不变；
第四步：关闭第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10）和粒子截止阀（3-2），调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子浓度保持不变，继续钻进；
第五步：打开粒子注入阀（1-5），向粒子注入罐（3-1）中注满粒子后，关闭粒子注入阀（1-5）；
第六步：打开加压用泥浆阀（2-2），通过加压管线（2-1）向粒子注入罐（3-1）中输入高压钻井液，使升压速度略大于粒子注入罐（3-1）的粒子注入速度，当粒子注入罐（3-1）内压力升至工作压力，关闭加压用泥浆阀（2-2），完成预升压过程，备用；
之后，又可重复上述六个流程，便可实现连续、均匀地将粒子注入到高压主管汇中，注入井筒。
以上所述仅为本发明最具代表性的实施方式，凡依据本发明申请专利范围内所做的均等变化与修饰，均应属于本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，其特征是：包括粒子举升灌装系统（1）、压力补偿系统（2）、双罐注入系统（3）、防堵混合系统（4）和电路控制系统（5），粒子举升灌装系统（1）与双罐注入系统（3）的入口连接，且双罐注入系统（3）的侧壁连通压力补偿系统（2），在双罐注入系统（3）的底部连接防堵混合系统（4），一侧安设电路控制系统（5）；所述的粒子举升灌装系统（1）将粒子举升至双罐注入系统（3）中；所述的压力补偿系统可对双罐注入系统（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入系统（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合系统（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制系统（5）可实现操作的远程控制。
2.根据权利要求1所述的压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，其特征是：所述的粒子举升灌装系统（1）包括储料箱（1-1）、垂直螺旋输送机（1-2）、电机（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌装阀（1-5）；垂直螺旋输送机（1-2）在顶部电机（1-3）的带动下，将储料箱（1-1）中的粒子举升到设备的最高处，灌入到料斗（1-4）中；通过启闭粒子灌装阀（1-5），将粒子注入左右两个粒子注入罐（3-1）中。
3.根据权利要求1所述的压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，其特征是：所述的压力补偿系统（2）包括升压管线（2-1）、升压用泥浆阀（2-2）；所述的升压管线（2-1）为高压主管线的一个分支，通过打开升压用泥浆阀（2-2）向粒子注入罐（3-1）内输入高压钻井液，将粒子注入罐（3-1）升压至工作压力，完成预升压过程，并完成粒子与钻井液的初级混合，形成粒子混浆，避免粒子注入罐（3-1）接通高压管汇后升压出现压力下降和管汇中粒子间断现象的发生。
4.根据权利要求1所述的压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，其特征是：所述的双罐注入系统（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程。
5.根据权利要求1所述的压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，其特征是：所述的防堵混合系统（4）包括引射器（4-1）和防堵喷头（4-2）；引射器（4-1）位于粒子注入罐（3-1）的底部，包括两向阀（4-1-1）、粒子浓度调节机构（4-1-2）、下料管（4-1-3）和混合腔（4-1-4），粒子混浆通过下料管（4-1-3）和粒子截止阀的圆柱孔（3-2-1）注入混合腔（4-1-4）中；两向阀（4-1-1）包括阀门体（4-1-1-1）、单向开关（4-1-1-2）和拉伸弹簧（4-1-1-3），当粒子注入罐（3-1）中的压力低于高压主管汇的压力时，两向阀（4-1-1）在压差的作用下向上运动，平衡两者的压力，在粒子连续注入装置停止工作后，粒子注入罐（3-1）中的压力高于高压主管汇的压力，单向开关（4-1-1-2）向下运动，对粒子注入罐自动泄压，设置阶梯孔防止拉伸弹簧（4-1-1-3）被过渡拉伸，泄压后，在拉伸弹簧的作用下，单向开关回位。
6.根据权利要求5所述的压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，其特征是：所述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带动第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）同轴转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）啮合，从而带动第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）下端为第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），通过第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）的异向运动，第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。
7.根据权利要求5所述的压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置，其特征是：所述的防堵喷头（4-2）包括顶部尖帽（4-2-1）、防堵喷嘴（4-2-2）和滤砂网（4-2-3），底部车有螺纹，可方便的旋拧在粒子注入罐（3-1）底部；顶部尖帽（4-2-1）可减少粒子的堆积对防堵喷头产生的压实作用；所述的防堵喷嘴（4-2-2）前后、左右对称布置在防堵喷头本体上，喷嘴向下倾斜20°，每列4个；滤砂网（4-2-3）是不锈钢丝编织平纹编织网或斜纹编织网，基本孔径0.5mm。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的压力自动补偿式压差引射粒子连续注入装置的注入方法，其特征是具体的操作步骤如下：
第一步：打开垂直螺旋输送机（1-2）顶部的电机（1-3），将粒子从储料箱（1-1）垂直举升至料斗（1-4），备用；
第二步：此时粒子注入罐（3-1）中装满粒子，打开第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10），钻井泵（7）通过管线（8）从泥浆池（6）中向外输送钻井液，钻井液进入引射器（4-1）中，一股喷射入粒子注入罐（3-1）底部，另一股通过粒子浓度调节机构（4-1-2）的孔口，在混合腔（4-1-4）中产生压降，打开粒子截止阀（3-2），粒子进入混合腔（4-1-4），与钻井液充分混合后，由通道口（16）进入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14），注入井筒；
第三步：当粒子注入罐（3-1）中的粒子行将用尽时，调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子注入罐（3-1）的粒子注入量减少，同时打开第三泥浆阀（11）、第四泥浆阀（12）和粒子截止阀（3-2），使得料子注入罐（3-1）连入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14）中，调节引射器（4-1）中的粒子浓度调节机构（4-1-2），使整个高压主管汇中粒子的浓度保持不变；
第四步：关闭第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10）和粒子截止阀（3-2），调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子浓度保持不变，继续钻进；
第五步：打开粒子注入阀（1-5），向粒子注入罐（3-1）中注满粒子后，关闭粒子注入阀（1-5）；
第六步：打开加压用泥浆阀（2-2），通过加压管线（2-1）向粒子注入罐（3-1）中输入高压钻井液，使升压速度略大于粒子注入罐（3-1）的粒子注入速度，当粒子注入罐（3-1）内压力升至工作压力，关闭加压用泥浆阀（2-2），完成预升压过程，备用；
之后，又可重复上述六个流程，便可实现连续、均匀地将粒子注入到高压主管汇中，注入井筒。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105239927A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-13 | 中国石油大学(华东) | 活塞式粒子连续注入系统 |
| WO2017005217A1 (zh) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | 四川川庆石油钻采科技有限公司 | 一种粒子钻井方法 |
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| CN110886598A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-03-17 | 浙江工业大学 | 一种用于生物法增产和提高原油采收率的配套在线注入系统 |
| CN113700448A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-26 | 成都浩洪机械装备有限公司 | 一种可二次加压的钻井液快速加重混合器 |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN110630194B (zh) * | 2019-10-11 | 2021-09-28 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 一种蓄能器组式的控压钻井压力补偿装置 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090200083A1 (en) * | 2005-11-26 | 2009-08-13 | Reddoch Sr Jeffrey A | Method and Apparatus for Processing and Injecting Drill Cuttings |
| CN102022078A (zh) * | 2009-09-11 | 2011-04-20 | 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 | 粒子冲击钻井方法及装置 |
| CN102619468A (zh) * | 2011-01-31 | 2012-08-01 | 中国石油化工集团公司 | 一种粒子冲击钻井注入装置 |
| CN102767333A (zh) * | 2011-05-06 | 2012-11-07 | 中国石油天然气集团公司 | 粒子冲击钻井模拟实验方法及其装置 |
| CN103195363A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-07-10 | 中国石油大学(华东) | 负压射流式粒子冲击钻井注入装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN201627534U (zh) * | 2009-09-11 | 2010-11-10 | 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 | 粒子冲击钻井装置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090200083A1 (en) * | 2005-11-26 | 2009-08-13 | Reddoch Sr Jeffrey A | Method and Apparatus for Processing and Injecting Drill Cuttings |
| CN102022078A (zh) * | 2009-09-11 | 2011-04-20 | 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 | 粒子冲击钻井方法及装置 |
| CN102619468A (zh) * | 2011-01-31 | 2012-08-01 | 中国石油化工集团公司 | 一种粒子冲击钻井注入装置 |
| CN102767333A (zh) * | 2011-05-06 | 2012-11-07 | 中国石油天然气集团公司 | 粒子冲击钻井模拟实验方法及其装置 |
| CN103195363A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-07-10 | 中国石油大学(华东) | 负压射流式粒子冲击钻井注入装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 徐依吉等: "冲击钻井粒子注入系统研究", 《石油钻采工艺》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017005217A1 (zh) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | 四川川庆石油钻采科技有限公司 | 一种粒子钻井方法 |
| CN105239927A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-13 | 中国石油大学(华东) | 活塞式粒子连续注入系统 |
| CN105239927B (zh) * | 2015-10-28 | 2017-09-26 | 中国石油大学(华东) | 活塞式粒子连续注入系统 |
| CN108772784A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-09 | 中国石油大学(华东) | 可循环粒子喷射除锈装置 |
| CN108772784B (zh) * | 2018-06-22 | 2023-09-19 | 中国石油大学(华东) | 可循环粒子喷射除锈装置 |
| CN110886598A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-03-17 | 浙江工业大学 | 一种用于生物法增产和提高原油采收率的配套在线注入系统 |
| CN113700448A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-26 | 成都浩洪机械装备有限公司 | 一种可二次加压的钻井液快速加重混合器 |
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