CN201627534U - 粒子冲击钻井装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粒子冲击钻井装置，该装置主要由粒子注入系统、粒子分离系统、粒子输送系统和粒子存储处理系统组成。粒子注入系统连接到钻井泵泵出的泥浆管路中；粒子分离系统连接到泥浆返回管路中。该粒子冲击钻井装置通过粒子注入系统将球形坚硬钢颗粒注入泥浆中，实现了机械加粒子冲击联合破岩，缩短了钻井时间，节省了成本。

Description

粒子冲击钻井装置

技术领域

本实用新型涉及石油开发领域中一种新型的钻井装置，它可以提高坚硬地层中的钻进速度。

背景技术

目前，常规的钻井技术是利用井底钻头的钻压和旋转实现机械破岩，达到钻进的目的，这种方式在钻进坚硬地层时仅依靠钻头的机械作用进行破岩，泥浆的作用只是携带岩屑，无法实现水力加机械的联合破岩效果，作业周期长、钻井成本高。随着国内深井、超深井数量的增加，这一问题的解决变得更为迫切。

发明内容

为克服现有钻井技术中单纯利用机械破岩方式所造成的作业周期长、钻井成本高等问题，本实用新型提供了一种粒子冲击钻井装置，该装置能够提高钻机在坚硬地层中的钻进速度，节约成本，缩短周期。

本实用新型的技术方案是：

粒子冲击钻井装置主要由粒子注入系统、粒子分离系统、粒子输送系统和粒子存储处理系统组成。钻井泵的泵出泥浆管路上连入其中的粒子注入系统，泥浆返回管路中连入其中的粒子分离系统。

粒子注入系统包括装在注入塔上的粒子注入料斗、液控粒子泥浆阀II、上仓室、液控粒子泥浆阀I、下仓室和螺旋推进器，且按粒子注入料斗、液控粒子泥浆阀II、上仓室、液控粒子泥浆阀I、下仓室及螺旋推进器的顺序从上往下依次串连。上仓室的上部连接出一小支管，该小支管上连接排压阀，下仓室连接一小支管，该小支管上连接泥浆阀。粒子注入料斗中的球形坚硬钢颗粒依次通过上述串连的组件，最终由螺旋推进器将其注入高压泥浆中。

在井口泥浆返回管路中连接一套粒子分离系统，该系统包括振动筛、磁选机和脱磁机，且振动筛位于粒子分离系统的上游部位，磁选机紧邻振动筛的下部，而脱磁机又紧邻磁选机的下部，该系统将钢颗粒从井底返回的泥浆中分离出来。

粒子输送系统是可实现多点装卸料埋刮板输送机。

粒子存储处理系统包括搅拌车和风机，它处理并存储钢颗粒。

本实用新型的有益效果是，该粒子冲击钻井装置通过粒子注入系统将球形坚硬钢颗粒注入泥浆中，实现了机械加粒子冲击联合破岩，较传统钻井技术的钻井速度快3至5倍，缩短了钻井时间，节省了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进行说明。

图1是本实用新型的整体装置结构示意图

图2是本实用新型的粒子注入系统组成示意图

图3是本实用新型的粒子分离系统组成示意图

图4是本实用新型的粒子输送系统和粒子存储处理系统示意图

图中1-钻井泵，2-泥浆池，3-泥浆池的流入管，4-粒子泥浆开关阀，5-泥浆阀，6-注入仓室加压管路，7-注入泥浆管路，8-螺旋推进器，9-下仓室，10-液压站，11-泥浆阀，12-液控粒子泥浆阀I，13-上仓室，14-注入塔，15-排压阀，16-液控粒子泥浆阀II，17-粒子注入料斗，18-串联盘式输送机，19-输出管，20-串联盘式输送机的填料斗，21-粒子处理进入管，22-搅拌车，23-吹风管，24-排出管，25-装料口，26-多点装卸料埋刮板输送机，27-装料口，28-粒子导入槽，29-输出管，30-吹风机，31-周转箱，32-脱磁机，33-磁选机，34-振动筛，35-振动筛流出管，36-振动筛流入管，37-粒子泥浆开关阀，38-原振动筛流入管，39-粒子泥浆开关阀，40-井底返回泥浆去向控制阀，41-原振动筛，42-高架管，43-鹅颈管，44-水龙头，45-方钻杆，46-转盘，47-套管，48-钻杆，49-钻铤，50-钻头，51-地层，52-存储箱。

具体实施方式：

如图1所示，粒子冲击钻井装置主要由粒子注入系统、粒子分离系统、粒子输送系统和粒子存储处理系统组成。在钻井泵1泵出泥浆管路上的注入泥浆管路7中，连接所述的粒子注入系统；在泥浆返回管路的高架管42中，连接所述的粒子分离系统。

如图2所示，粒子注入系统包括装在注入塔14上的粒子注入料斗17、液控粒子泥浆阀II 16、上仓室13、液控粒子泥浆阀I 12、下仓室9和螺旋推进器8，且按粒子注入料斗17、液控粒子泥浆阀II 16、上仓室13、液控粒子泥浆阀I 12、下仓室9和螺旋推进器8的顺序从上往下依次串连。上仓室13的上部分、液控粒子泥浆阀II 16之下连接一个小支管，所述小支管上连接排压阀15，下仓室9连接出一个小支管，其上连接泥浆阀11。

如图3所示，粒子分离系统包括振动筛34、磁选机33和脱磁机32，且振动筛34位于粒子分离系统的上游部位，磁选机33紧邻振动筛的下部，而脱磁机32又紧邻磁选机33的下部。

如图4所示粒子输送系统是指多点装卸料埋刮板输送机26，粒子存储处理系统包括搅拌车22和风机30。

如图1所示，当钻头钻到坚硬地层需要粒子冲击钻井装置时，将粒子泥浆开关阀4打开，连通注入泥浆管路7与粒子注入系统；泥浆阀5打开，连通注入泥浆管路7与注入仓室加压管路6；粒子泥浆开关阀37打开，连通高架管42与振动筛流入管36；粒子泥浆开关阀39打开，连通振动筛流出管35与原振动筛41；再将井底返回泥浆去向控制阀40关闭。粒子输送系统开始工作，球形坚硬钢颗粒从位置较高的存储箱52中流出，由多点装卸料埋刮板输送机26的装料口27进入，后经输送从输出管19进入粒子注入系统。

粒子注入系统有两套能分别单独工作的装置，所述钢颗粒从输出管19进入其中一套装置的串联盘式输送机的填料斗20后，经串联盘式输送机18进入位于注入塔14的顶部的粒子注入料斗17中。如图2所示，粒子注入系统开始工作时，粒子注入料斗17中的钢颗粒通过液控粒子泥浆阀II 16和液控粒子泥浆阀I 12的开启而进入上仓室13和下仓室9。上仓室13和下仓室9装满钢颗粒后，液控粒子泥浆阀II 16关闭，泥浆阀11打开，给上、下两仓室加压，当达到钻井泵1泵出泥浆压力后泥浆阀11关闭，螺旋推进器8将仓室内的粒子泥浆不断地推入图1所示的注入泥浆管路7中，后又经鹅颈管43进入钻杆48、再至井底。在螺旋推进器8推钢颗粒到泥浆里的过程中，其出口前的部分颗粒度很小的泥浆则反窜回上、下两仓室，达到仓室内压力与注入泥浆管路7中的泥浆压力的平衡。同时上、下仓室内，受重力的作用，比重较大的钢颗粒会沉在下仓室9的下部，当钢颗粒所在的液面高度接近液控粒子泥浆阀I 12的下部时，液控粒子泥浆阀I 12关闭，并将上仓室13和下仓室9隔绝开。排压阀15打开，当上仓室13压力减至大气压时，液控粒子泥浆阀II 16开启，粒子注入料斗17中的钢颗粒进入上仓室13，上仓室13满后液控粒子泥浆阀II 16和排压阀15关闭，液控粒子泥浆阀I 12和泥浆阀11打开，给上仓室13和下仓室9加压，然后重复上述的注入过程。

钢颗粒被注入泥浆，并进入井中工作一段时间之后，粒子分离系统开始工作。从井底返回的带有钢颗粒的泥浆通过高架管42和振动筛流入管36进入振动筛34进行筛分。筛分出来的泥浆及大的岩屑通过振动筛流出管35送至图1中所示的原振动筛41进行进一步处理，而钢颗粒及与其粒度接近的岩屑流入磁选机33进行磁分离，分离出的钢颗粒经过脱磁机32脱磁后进入周转箱31，然后流入多点装卸料埋刮板输送机26的装料口25。一旦周转箱31内有分离出的钢颗粒流入，则停止存储箱52内的钢颗粒从装料口27流出。之后钢颗粒从装料口25进入，通过多点装卸料埋刮板输送机26输送，从输出管19进入粒子注入系统的串联盘式输送机的填料斗20，从而开始钢颗粒的循环使用。

当要停止使用粒子泥浆钻井装置时，粒子存储处理系统开始工作。该系统工作前先将多点装卸料埋刮板输送机26的卸料点由输出管19转换至粒子处理进入管21，钢颗粒从粒子处理进入管21被送至搅拌车22的滚筒内进行搅拌和翻转，与此同时吹风机30通过吹风管32不断向滚筒内吹风来进行干燥。待滚筒内的钢颗粒量达到搅拌车的工作载荷时，关闭周转箱31下面的流出口，停止多点装卸料埋刮板输送机26，粒子分离系统分离出的钢颗粒则暂时堆积在周转箱31内。待搅拌车22的滚筒内的钢颗粒干燥完成后，开启多点装卸料埋刮板输送机26，滚筒内的钢颗粒则从排出管24由装料口25进入多点装卸料埋刮板输送机26送至出料管29，并通过粒子导入槽28进入存储箱52内存储。搅拌车22的滚筒内的钢颗粒排完后，打开周转箱31下的流出口，待干燥的钢颗粒以同样的方式进入搅拌车22的滚筒内进行干燥处理，上面过程不断重复直至泥浆中的钢颗粒全部分离并干燥完成，放入存储箱52中为止。

Claims (4)

1.一种粒子冲击钻井装置，其特征是：该装置主要由粒子注入系统、粒子分离系统、粒子输送系统和粒子存储处理系统组成；钻井泵(1)泵出的泥浆管路中连接有所述的粒子注入系统，泥浆返回管路中连接有所述的粒子分离系统。

2.根据权利要求1所述粒子冲击钻井装置，其特征是：粒子注入系统由装在注入塔(14)上的粒子注入料斗(17)、液控粒子泥浆阀II(16)、上仓室(13)、液控粒子泥浆阀I(12)、下仓室(9)和螺旋推进器(8)从上往下依次串连组成，且位于上仓室(13)的上部分、液控粒子泥浆阀II(16)之下连接一个小支管，所述小支管上连接有排压阀(15)，下仓室(9)连接出一个小支管，其上连接有泥浆阀(11)。

3.根据权利要求1所述的粒子冲击钻井装置，其特征在于：粒子分离系统包括振动筛(34)、磁选机(33)和脱磁机(32)，且振动筛(34)位于粒子分离系统的上游部位，磁选机(33)紧邻振动筛的下部，而脱磁机(32)又紧邻磁选机(33)的下部。

4.根据权利要求1所述的粒子冲击钻井装置，其特征在于：粒子存储处理系统包括搅拌车(22)和风机(30)。

Images