CN211549586U - 一种深井破岩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种深井破岩装置，其包括压裂泵车，所述压裂泵车包括车体，所述车体内设置有盛放破岩介质的破岩介质存储机构，以及盛放有井底清洗介质的清洗介质存储机构；连接所述压裂泵车的传送装置，所述传送装置连接井下的喷头，所述传送介质将破岩介质或井下清洗介质通过喷头喷射出来；以及设置在所述压裂泵车上的泵送装置，所述泵送装置的入口端选择性连接所述破岩介质存储机构或清洗介质存储机构，所述泵送装置的出口端连通所述传送装置，并将所述破岩介质或井底清洗介质泵送到传送装置内。本实用新型能够喷射出可溶于酸的喷射颗粒，既可以破碎岩石，又能够保证返出物与酸发生溶解，实现无污染、零堵塞的目的。

Description

一种深井破岩装置

技术领域

本实用新型涉及一种深井破岩装置，属于油田钻修井设备领域。

背景技术

目前，深井钻井中用以破岩的装置，主要为钻修井机以及钻头、钻杆、转盘等附属的工具设备的旋转钻磨破岩装置。这套装置成熟度高、能实现大井深、高扭矩施工，在碳酸盐岩深井钻井钻进施工中使用旋转钻磨破岩装置进行破岩钻进作业能达到较好的钻进效果。旋转钻磨破岩装置不足之处在于，一是受到水龙头、钻杆的工作压力低以及泥浆泵水马力低的限制，存在额定施工压力低、施工排量小、返屑能力差等问题。二是在碳酸盐岩油气藏钻井施工中钻遇缝洞型地层而出现漏失，继续破岩钻进难度非常大，甚至无法进行继续钻进，不得不进行堵漏作业或者提前完钻，这样既增加了施工成本，有不能有效揭开高产储集体。从而降低了油藏的有效采收率，影响最终开采效益。

深井破岩装置主要应用高压水射流原理，应用高压泵车、高压水龙带能实现大排量、高压力的特点。为了提高破岩效果，破岩介质选取为颗粒和液体的混合介质，但破岩后返出的颗粒由于工艺小排量限制，会由于重力作用或者缝洞漏失沉降到井底以及裂缝造成污染及堵塞，不利于后续的开采工作。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种深井破岩装置，其能够实现大排量、高泵压水射流施工。既可以破碎岩石，又能够及时返出岩屑、清洗井底，能有效应对井漏等井下复杂情况，实现高效、清洁钻井的目的。

本实用新型提出了一种深井破岩装置，包括：

压裂泵车，所述压裂泵车包括车体，所述车体内设置有盛放破岩介质的破岩介质存储机构，以及盛放有井底清洗介质的清洗介质存储机构；

连接所述压裂泵车的传送装置，所述传送装置连接井下的喷头，所述传送介质将破岩介质或井下清洗介质通过喷头喷射出来；以及

设置在所述压裂泵车上的泵送装置，所述泵送装置的入口端选择性连接所述破岩介质存储机构或清洗介质存储机构，所述泵送装置的出口端连通所述传送装置，并将所述破岩介质或井底清洗介质泵送到传送装置内；

其中，所述破岩介质为固体颗粒和液体混合而成的携砂液；在破岩时，所述泵送装置连接所述破岩介质存储机构，所述喷头喷射破岩介质进行破岩；在破岩后，所述泵送装置连接所述清洗介质存储机构，所述喷头喷射清洗介质以清除井下的破岩介质。

本实用新型的进一步改进在于，所述破岩介质包括固体的破岩颗粒和和液体的滑溜水；所述破岩介质存储机构内设置有混合装置，所述混合装置将破岩颗粒和滑溜水混合成破岩介质。

本实用新型的进一步改进在于，所述井下清洗介质为酸液，所述破岩颗粒为溶于酸的均匀的固体颗粒。

本实用新型的进一步改进在于，所述车体内设置有盛放破岩颗粒的破岩颗粒存储罐，以及盛放有滑溜水的滑溜水存储罐；

其中，所述破岩颗粒存储罐和所述滑溜水存储罐均连接所述破岩介质存储机构，并向所述破岩介质存储机构内提供破岩颗粒和滑溜水。

本实用新型的进一步改进在于，所述破岩介质存储机构上设置有液位计。

本实用新型的进一步改进在于，所述破岩颗粒为粒径为20～40目碳酸钙颗粒，真实密度为2.7g/cm³，堆积密度为1.70～1.75g/cm³，酸溶蚀率≥98％，莫氏硬度≥3。

本实用新型的进一步改进在于，所述混合装置包括设置在所述破岩介质存储机构内的搅拌装置，以及驱动所述搅拌装置旋转的搅拌驱动装置。

本实用新型的进一步改进在于，所述搅拌驱动装置为电机，所述搅拌装置包括连接电机的转轴和设置在所述转轴上的搅拌桨。

本实用新型的进一步改进在于，所述传送装置包括连接所述压力泵车的柔性的高压水龙带，连接所述高压水龙带的刚性的油管，所述喷头连接在所述油管的底部。

本实用新型的进一步改进在于，所述喷头为耐磨耐酸材质制成的高压喷头。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型所述的深井破岩装置，结合油管、高压水龙带能实现大排量、高压力的特点。在井下形成高速水射流可以在短时间内破碎井下的坚硬岩石，快速沟通好井筒与目的层之间的通道。同时大排量可以提高携岩能力，射流产生的岩屑可以有效返出、清洗井底，使用深井破岩装置相比传统旋转钻磨破岩系统，破岩效率提高50％以上，返屑能力提高2-3倍。能有效应对井漏等井下复杂情况。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施方案的深井破岩装置的结构示意图，显示了使用状态的结构；

图2是根据本实用新型的一个实施方案的深井破岩装置的结构示意图，显示了组成部件的连接关系。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、压裂泵车，2、传送装置，3、喷头，4、岩石，10、车体，11、破岩介质存储机构，12、清洗介质存储机构，13、泵送装置，14、混合装置，15、破岩颗粒存储罐，16、滑溜水存储罐，21、高压水龙带，22、油管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本实用新型的一个实施例的深井破岩装置。根据本实用新型的深井破岩装置，其能够喷射出高压高速流体，既可以破碎岩石，又清洗井底，产生的岩屑能有效返出。

如图1所示，本实施例所述的一种深井破岩装置，其包括压裂泵车1。压裂泵车1包括车体10，所述车体10用于安放、运输其他设备。在车体10上设置有破岩介质存储机构11，所述破岩介质存储机构11用于盛放破岩介质。车体10上还设置有清洗介质存储机构12，清洗介质存储机构12用于存储井下清洗介质。在本实施例中，所述压裂泵车1连接有传送装置2，所述传送装置2在运输的时候设置在车体10上，在压裂的时候连接到井下。所述传送装置2连接井下的喷头3，并将破岩介质或井下清洗介质通过喷头3喷射出。本实施例所述的深井破岩装置还包括泵送装置13，泵送装置13的入口端选择性地连接破岩介质存储机构11或清洗介质存储机构12，这里的选择性连接指的是在不同的工作状态下相应地可以选择连接破岩介质存储机构11或清洗介质存储机构12，比如在破岩时，连接破岩介质存储机构11，在破岩后清洗时，连接清洗介质存储机构12。所述泵送装置13的出口端连通所述传送装置2。当泵送装置13的入口端连接破岩介质存储机构11时，喷头3喷射破岩介质进行破岩；当泵送装置13的入口端连接清洗介质存储机构12时，喷头3喷射井底清洗介质进行清洗。

在根据本实施例所述的深井破岩装置中，喷头3可以喷射纯液体，也可以喷射添加破岩颗粒的携砂液，还可以喷射酸液。所述破岩介质为固体颗粒和液体混合而成的携砂液；在破岩时，所述泵送装置13连接所述破岩介质存储机构11，所述喷头3喷射破岩介质进行破岩；在破岩后，所述泵送装置13连接所述清洗介质存储机构12，所述喷头3喷射清洗介质以清除井下的破岩介质。

在一个实施例中，所述破岩介质为携砂液，其包括固体的破岩颗粒和和液体的滑溜水，为颗粒和液体的混合介质。所述破岩介质存储机构11内设置有混合装置14，所述混合装置14将破岩颗粒和滑溜水混合成破岩介质。

在根据本实施例所述的深井破岩装置中，通过混合装置14能够实时混合破岩颗粒和滑溜水。由于携砂液不稳定，当静止时固体的破岩颗粒会沉淀，在泵送装置13输送的过程中，携砂液内的颗粒状态不均匀，影响破岩效果。在破岩介质存储机构11内设置混合装置14后能够使破岩介质保持流动，实时混合，保证了输送的破岩介质的质量，提高了破岩效果。

在一个实施例中，所述井下清洗介质为酸液，所述破岩颗粒为溶于酸的均匀的固体颗粒。优选地，所述井下清洗介质为盐酸，固体颗粒为溶于盐酸的碳酸钙颗粒或金属颗粒。

在使用根据本实施例所述的深井破岩装置时，破岩颗粒在能够溶于酸，在盐酸的作用下溶解快速、孔道畅通和及时返排，它不但沟通了地层流体沿油气井径向流动的通道，而且能够使喷头3射出的碳酸钙介质迅速溶解在流道，起到快速溶解、孔道畅通的作用。

在一个实施例中，所述车体10内设置有盛放破岩颗粒的破岩颗粒存储罐15，以及盛放有滑溜水的滑溜水存储罐16。其中，所述破岩颗粒存储罐15和所述滑溜水存储罐16均连接所述破岩介质存储机构11，并向所述破岩介质存储机构11内提供破岩颗粒和滑溜水。

优选地，所述破岩介质存储机构11的上部设置有两个入口，分别连接破岩颗粒存储罐15和滑溜水存储罐16，破岩颗粒存储罐15设置在破岩介质存储机构11的入口的水平位置的上方。破岩颗粒存储罐15的出口处设置在下部，设置有阀门，呈漏斗形结构。开启阀门后破岩颗粒能够通过重力落入到破岩介质存储机构11内。所述滑溜水存储罐16通过管道连接破岩介质存储机构11，管道上设置有阀门，打开阀门时滑溜水流入破岩介质存储机构11。

通过根据本实施例所述的深井破岩装置中的破岩颗粒存储罐15和滑溜水存储罐16能够对破岩介质存储机构11内的破岩介质进行补充，在破岩过程中，破岩介质存储机构11内的破岩介质用完后可以及时补充，不会影响正常破岩的工作。

在一个优选的实施例中，所述破岩介质存储机构11上设置有液位计，能够判断破岩介质内的破岩介质的量，如果过少了可以打开破岩颗粒存储罐15和滑溜水存储罐16进行补充。

在一个实施例中，所述破岩颗粒为粒径为20～40目碳酸钙颗粒，真实密度为2.7g/cm³，堆积密度为1.70～1.75g/cm³，其堆积密度可通过破岩颗粒的形状和大小进行调整。破岩颗粒的酸溶蚀率≥98％，保证酸液能够完全清除。破岩颗粒的莫氏硬度≥3，保证其能够满足破岩的效果。

在一个实施例中，所述混合装置14包括设置在所述破岩介质存储机构11内的搅拌装置，以及驱动所述搅拌装置旋转的搅拌驱动装置。优选地，所述搅拌驱动装置为电机，搅拌装置包括连接电机的转轴和设置在转轴上的桨叶。

使用根据本实施例所述的深井破岩装置时，通过搅拌驱动装置带动搅拌装置转动从而对破岩介质存储机构11内的破岩介质进行搅拌，使破岩介质保持流动，避免破岩颗粒沉淀影响破岩效果。

在一个实施例中，所述输送装置包括高压水龙带21，所述高压水龙带21为柔性材质的管状结构。所述高压水龙带21的一端连接在所述压裂泵车1上，另一端连接有油管22。所述油管22为刚性的管状结构，其伸入到井下需要破岩的位置。所述油管22的底部连接所述喷头3。

在根据本实施例所述的深井破岩装置中，传送装置2的能够传输破岩介质，高压水龙带21为柔性材料的管状结构，方便与油管22相连，不会受到车体10和油管22位置的影响。

在一个实施例中，所述破岩喷头3为高压高速流体经过喷头3，采用耐磨耐酸材质制成，在本实施例中，所述喷头采用硬质合金，优选为YG12钨钢。喷头3在工作过程中喷出的流体形成破岩水射流，可以是携带碳酸钙颗粒的携砂液；碳酸钙颗粒不溶于水并可溶于酸，破岩颗粒通过滑溜水能够混合成为破岩介质，破岩介质在喷头3以一定的速度喷出，能够短时间破碎碳酸盐岩石。破碎的碳酸盐岩石和破岩颗粒可以溶于酸，通过盐酸等酸液将碳酸盐岩石的碎片和破岩颗粒溶解，避免阻塞流道。也能保证地层漏失工况下的井下安全。

深井破岩装置在短时间内形成高速流体破碎井下的坚硬岩石4，快速沟通好井筒与目的层之间的通道。根据实际需要，可以不同的排量、泵压，旨在适应不同孔径大小工具的水射流破岩，通过孔径及时排量的大小，达到高效破碎岩石的效果，及时沟通井筒与目的层之间的通道。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种深井破岩装置，其特征在于，包括：

压裂泵车(1)，所述压裂泵车(1)包括车体(10)，所述车体(10)内设置有盛放破岩介质的破岩介质存储机构(11)，以及盛放有井底清洗介质的清洗介质存储机构(12)；

连接所述压裂泵车(1)的传送装置(2)，所述传送装置(2)连接井下的喷头(3)，所述传送装置(2)将破岩介质或井下清洗介质通过喷头(3)喷射出来；以及

设置在所述压裂泵车(1)上的泵送装置(13)，所述泵送装置(13)的入口端选择性连接所述破岩介质存储机构(11)或清洗介质存储机构(12)，所述泵送装置(13)的出口端连通所述传送装置(2)，并将所述破岩介质或井底清洗介质泵送到传送装置(2)内；

其中，所述破岩介质为固体颗粒和液体混合而成的携砂液；在破岩时，所述泵送装置(13)连接所述破岩介质存储机构(11)，所述喷头(3)喷射破岩介质进行破岩；在破岩后，所述泵送装置(13)连接所述清洗介质存储机构(12)，所述喷头(3)喷射清洗介质以清除井下的破岩介质。

2.根据权利要求1所述的深井破岩装置，其特征在于，所述破岩介质包括固体的破岩颗粒和液体的滑溜水；所述破岩介质存储机构(11)内设置有混合装置(14)，所述混合装置(14)将破岩颗粒和滑溜水混合成破岩介质。

3.根据权利要求2所述的深井破岩装置，其特征在于，所述井下清洗介质为酸液，所述破岩颗粒为溶于酸的均匀的固体颗粒。

4.根据权利要求2或3所述的深井破岩装置，其特征在于，所述车体(10)内设置有盛放破岩颗粒的破岩颗粒存储罐(15)，以及盛放有滑溜水的滑溜水存储罐(16)；

其中，所述破岩颗粒存储罐(15)和所述滑溜水存储罐(16)均连接所述破岩介质存储机构(11)，并向所述破岩介质存储机构(11)内提供破岩颗粒和滑溜水。

5.根据权利要求4所述的深井破岩装置，其特征在于，所述破岩介质存储机构(11)上设置有液位计。

6.根据权利要求3所述的深井破岩装置，其特征在于，所述破岩颗粒为粒径为20～40目碳酸钙颗粒，真实密度为2.7g/cm³，堆积密度为1.70～1.75g/cm³，酸溶蚀率≥98％，莫氏硬度≥3。

7.根据权利要求2或3所述的深井破岩装置，其特征在于，所述混合装置(14)包括设置在所述破岩介质存储机构(11)内的搅拌装置，以及驱动所述搅拌装置旋转的搅拌驱动装置。

8.根据权利要求7所述的深井破岩装置，其特征在于，所述搅拌驱动装置为电机，所述搅拌装置包括连接电机的转轴和设置在所述转轴上的搅拌桨。

9.根据权利要求8所述的深井破岩装置，其特征在于，所述传送装置(2)包括连接所述压裂泵车(1)的柔性的高压水龙带(21)，连接所述高压水龙带(21)的刚性的油管(22)，所述喷头(3)连接在所述油管(22)的底部。

10.根据权利要求9所述的深井破岩装置，其特征在于，所述喷头(3)为耐磨耐酸材质制成的高压喷头(3)。

Images