CN114135248A - 一种燃烧材料造壁设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于它包括混气室、燃烧室、打火装置、空气和可燃气体混合管路、空气预热回路、可熔材料颗粒管路、冷却装置和喷射装置等，燃烧室安装在钻头内部，可熔材料颗粒通过管路直接进入燃烧室，可燃气体和空气通过管路进入混气室，可燃气体经打火装置点燃后通过燃烧枪上的火焰喷嘴进入燃烧室，使得可熔材料熔解，经燃烧室周围的喷射装置喷出，然后通过冷却装置后凝固形成坚固的井壁。本发明可以显著提高固井的效率，节约固井成本，并降低固井事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及钻进技术领域，具体说是一种通过燃烧材料造壁的设备。
背景技术
在钻井作业中，固井也有着相当重要的地位，其目的是为了：1、封隔油、气、水层，阻止地层间流体相互窜流，保护生产层。2、封隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地层。3、支撑套管和防止地下流体对套管的腐蚀。
在钻井作业中一般至少要有两次固井(生产井)，多至4～5次固井(深探井)。最上面的固井是表层套管固井，它起的是“泥浆通路，油气门户”的作用。在下一次开钻之前，表层套管上要装防喷器预防井喷。防喷器之上要装泥浆导管，是钻井液返回泥浆池的通路。钻井过程中往往要下技术套管固井，它起的是“巩固后方，安全探路”的作用。和公路的隧道、煤矿中的巷道一样，钻井过程中也会遇到井塌、高压和不稳定的地层，同时也是为了在向前“探路”中遇险有个退路，起到“救助”的作用。
固井作业可以分为套管固井、尾管固井、挤水泥固井和打水泥塞固井等，目前常用的固井方法为套管固井，具体为向井内下入优质钢管作为套管，然后向井眼和套管之前的环形空间注入水泥，然后等其凝固形成较为稳固的井壁，但这种方法不仅成本较大，且效率比较低。
综上所述，固井技术决定着油田工程实施的质量和效果，并且近些年国内外学者在固井方面都进行了深入研究，一种经济、安全且高效的固井技术对于加快我国石油资源的开发速度具有重大的意义。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种燃烧材料造壁的设备。
一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于它包括混气室、燃烧枪、燃烧室、打火装置、可燃气体管路、空气预热回路、可熔材料颗粒管路和喷射装置等；所述燃烧室安装在钻头本体内部，混气室下端设有点火装置和燃烧枪，可燃气体经点燃通过燃烧枪上的火焰喷嘴进入燃烧室燃烧室，可燃气体与空气通过可燃气体管路与空气预热回路进入混气室内，可熔材料颗粒管路直接连通燃烧室，喷射装置环绕在燃烧室周围。所述冷却装置包括冷气流通道、冷气流出口、多空层，且其套装在钻头本体的周围。
进一步地，如上所述的燃烧材料造壁的设备，所述可熔材料颗粒具有较小的体积，可以随气体流动。
进一步地，如上所述的燃烧材料造壁的设备，所述可熔材料具有较低的熔点及凝固点。
进一步地，如上所述的燃烧材料造壁的设备，所述喷射装装置为环形，且其内径应与燃烧室直径相同。
进一步地，如上所述的燃烧材料造壁的设备，所述冷却装置安装在钻头本体表面。
进一步地，如上所述的燃烧材料造壁的设备，所述内环空管与空气预热回路相连接。
进一步地，如上所述的燃烧材料造壁的设备，所述燃烧室为圆柱形。
进一步地，如上所述的燃烧材料造壁的设备，所述燃烧室内壁设有钨钢层。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本申请的可熔材料具有较低的熔点(200℃)及凝固点，可熔材料的低熔点使得通过燃烧可燃气体产生的热量就可以满足可熔材料熔化所需的温度，可熔材料较低的凝固点，使其在通过喷射装置喷出时(喷出温度为50℃)，由于冷却装置内循环流动的冷气流造成的低温，可以快速凝固形成井壁。
2.本申请的造壁设备可以直接安装在钻头内部运行，在钻井的同时进行造壁，大大提升了钻井的效率，节约钻探成本。
3.本申请利用可熔材料凝固形成的井壁，使井眼更加稳定，不容易发生坍塌等钻井事故，确保了井眼质量。
附图说明
图1是本发明一种燃烧材料造壁设备结构示意图；
图2是本发明A-A部分的横截面示意图；
图3是本发明冷却装置示意图；
图4是本发明地面工艺流程图；
图5是本发明喷射装置简图；
图中：1、可熔材料颗粒管路，2、内环形管路，3、钻头本体，4、混气室，5、点火装置，6、燃烧室，7、钻头切削齿，8、空气和可燃气体混合管路，9、双壁螺纹接头，10、冷却装置，11、燃烧枪，12、火焰喷嘴，13、空气预热回路，14、喷射装置，15、冷气流通道，16、冷气流出口，17、多孔层，18、绞车，19、钢丝绳，20、游车，21、双通道接头，22、可熔材料管线，23、气体管线，24、转盘，25、可熔材料罐，26、压缩机，27、排屑管，28、钻杆，29、井口装置，30、配合接头，31、燃烧材料造壁设备本体，32、钻头本体，33、喷嘴
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，且基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于它包括混气室(4)、燃烧枪(11)、燃烧室(6)、打火装置(5)、空气和可燃气体混合管路(8)、空气预热回路(13)、可熔材料颗粒管路(1)和喷射装置(14)等；所述燃烧室(6)安装在钻头本体(3)内部，混气室(4)下端设有点火装置和燃烧枪(11)，可燃气体经点燃通过燃烧枪(11)上的火焰喷嘴(12)进入燃烧室燃烧室(12)，可燃气体与空气通过可燃气体管路(9)与空气预热回路进入混气室(4)内，可熔材料颗粒管路(1)直接连通燃烧室(6)，喷射装置(14)环绕在燃烧室(6)周围。
喷射装置(14)为环形，其内径应与燃烧室的外径相同，且其环形范围安装有多个喷嘴(33)。
其中，可熔材料的熔点较低，故选择的可燃气体燃烧时产生的热量应满足可熔材料的熔点，且不损坏设备。
冷却装置(10)包括冷气流通道(15)、冷气流出口(16)、多孔层(17)，多孔层(17)套装在钻头本体(3)的周围，当冷空气经过冷气流通道(15)时，从多孔层的冷气流出口排出，冷气流在多孔层(17)外表面形成冷气膜，从而保持了钻头本体的强度，在多孔层(17)上设置有多个冷气流出口(16)，冷气流通道(15)在多孔层(17)和钻头本体(3)之间。
其中，可熔材料凝固点较低，故冷却装置冷却后的环境温度应低于该凝固点，使其通过喷射装置喷出时直接在井壁上凝固。
在本发明中钻头切削齿(7)采用PDC切削齿。
工作时，双壁螺纹接头9与钻杆28相连，往空气和可燃气体混合管路8内输送燃料，燃料经空气和可燃气体混合管路8进入混气室4，可熔材料经可熔材料管线22通过可熔材料颗粒管路1后进入燃烧室6内，热空气通过空气预热回路13进入混气室4内，可燃气体经打火装置5点燃并经过燃烧枪11上的火焰喷嘴12进入燃烧室6内，由于可熔材料的低熔点使其在燃烧室6内快速熔解并通过喷射装置14上的喷嘴33喷出，冷却装置10内通过流经冷气流使得设备的温度始终保持在一个安全温度，且使得周围环境温度降低至可熔材料凝固点以下，可熔材料喷出后迅速在井壁上凝固，形成坚固的井壁。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同义替换；而这些修改和替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于它包括混气室(4)燃烧枪(11)、燃烧室(6)、打火装置(11)、空气和可燃气体混合管路(8)、空气预热回路(13)、可熔材料颗粒管路(1)、冷却装置(10)和喷射装置(14)等；
所述燃烧室(6)安装在钻头本体(3)内部，混气室(4)下端设有点火装置和燃烧枪(11)，可燃气体经点燃通过燃烧枪(11)上的火焰喷嘴(12)进入燃烧室燃烧室(12)，可燃气体与空气通过可燃气体管路(9)与空气预热回路进入混气室(4)内，可熔材料颗粒管路(1)直接连通燃烧室(6)，喷射装置(14)环绕在燃烧室(6)周围。
所述喷射装置(14)为环形，其内径应与燃烧室的外径相同，且其环形范围安装有多个喷嘴(33)。
所述冷却装置(10)包括冷气流通道(15)、冷气流出口(16)、多空层(17)，且其套装在钻头本体(3)的周围。
2.根据权利要求1所述的一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于：可熔材料颗粒具有较小的体积，可以随气体流动。
3.根据权利要求2所述的一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于:可熔材料具有较低的熔点及凝固点。
4.根据权利要求1所述的一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于:喷射装装置为环形，且其内径应与燃烧室直径相同。
5.根据权利要求1所述的一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于:冷却装置安装在钻头本体表面。
6.根据权利要求1所述的一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于：内环空管与空气预热回路相连接。
7.根据权利要求1所述的一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于：燃烧室为圆柱形。
8.根据权利要求1所述的一种通过燃烧材料造壁的设备，其特征在于：燃烧室内壁设有钨钢层。
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