[發(fā)明專利]一種壓力自動補(bǔ)償式壓差引射粒子連續(xù)注入裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510062648.6
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104763334B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑞和;王方祥;周衛(wèi)東;申瑞臣;李羅鵬;田茂法;藍(lán)海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: E21B7/16
• 分類號: E21B7/16
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司37107
• 代理人: 羅文遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油鉆井工程技術(shù)，特別涉及一種壓力自動補(bǔ)償式壓差引射粒子連續(xù)注入裝置及方法。

背景技術(shù)

????粒子沖擊鉆井技術(shù)是提高深井/超深井及硬地層鉆井速度的有效途徑之一，而粒子注入裝置是粒子沖擊鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提和關(guān)鍵，從根本上講，粒子注入裝置研究的核心是如何將鋼質(zhì)粒子以一定的速率，連續(xù)地注入到高壓鉆井液中。

目前，國內(nèi)外已有的粒子注入裝置尚不能真正的實(shí)現(xiàn)粒子的連續(xù)注入，即使采用雙注入管注入裝置，應(yīng)用中也存在著明顯的弊病。在兩管交替時，低壓管有一個升壓過程，當(dāng)剛接通低壓管時，因壓力大幅下降而無法正常進(jìn)行噴射作業(yè)，而低壓管壓力升至穩(wěn)定工作壓力需要一段時間，使噴射作業(yè)存在間斷，不能保證粒子沖擊鉆井系統(tǒng)始終連續(xù)地工作。

當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，高壓罐中的粒子以一定的速度自下料管進(jìn)入混合腔，當(dāng)粒子截止閥突然關(guān)閉時，由于慣性的作用，粒子仍然下落，導(dǎo)致粒子在下料管中壓實(shí)，之后，系統(tǒng)的壓力降低，由于容積效應(yīng)，高壓罐和其內(nèi)部的水恢復(fù)彈性變形，即高壓罐體積收縮而水的體積膨脹，使得整個高壓罐的空間減小，導(dǎo)致下料管中粒子持續(xù)壓實(shí)，最終導(dǎo)致下料管的嚴(yán)重堵塞，且固體粒子自身流動性不良，很容易發(fā)生粒子出料口堵塞的事故，且解堵困難。所以，在系統(tǒng)停止工作時，應(yīng)及時將高壓罐中的壓力卸掉，避免產(chǎn)生容積效應(yīng)，而安裝泄壓閥是不可取的，這樣不僅造成操作的不便，而且使得高壓罐在釋放數(shù)十兆帕壓力時產(chǎn)生事故隱患。

在粒子沖擊鉆井過程中，要求粒子必須以固定的體積比例均勻的注入高壓主管匯，且粒子的濃度能夠連續(xù)可調(diào)，常用的螺桿擠壓式注入方式因螺桿擠壓器的密封性較差，且磨損嚴(yán)重，而限制了其推廣應(yīng)用。上述局面嚴(yán)重制約了粒子沖擊鉆井技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程，粒子注入裝置存在的問題急需解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種壓力自動補(bǔ)償式壓差引射粒子連續(xù)注入裝置及方法，通過設(shè)計(jì)粒子舉升灌裝系統(tǒng)、壓力補(bǔ)償系統(tǒng)、雙罐注入系統(tǒng)和防堵混合系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入、防堵且粒子濃度連續(xù)可調(diào)的目的，并通過電路控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作的遠(yuǎn)程控制，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

一種壓力自動補(bǔ)償式壓差引射粒子連續(xù)注入裝置，包括粒子舉升灌裝系統(tǒng)（1）、壓力補(bǔ)償系統(tǒng)（2）、雙罐注入系統(tǒng)（3）、防堵混合系統(tǒng)（4）和電路控制系統(tǒng)（5），粒子舉升灌裝系統(tǒng)（1）與雙罐注入系統(tǒng)（3）的入口連接，且雙罐注入系統(tǒng)（3）的側(cè)壁連通壓力補(bǔ)償系統(tǒng)（2），在雙罐注入系統(tǒng)（3）的底部連接防堵混合系統(tǒng)（4），一側(cè)安設(shè)電路控制系統(tǒng)（5）；所述的粒子舉升灌裝系統(tǒng)（1）將粒子舉升至雙罐注入系統(tǒng)（3）中；所述的壓力補(bǔ)償系統(tǒng)可對雙罐注入系統(tǒng)（3）的粒子注入罐（3-1）預(yù)升壓至工作壓力，并完成粒子與鉆井液的初級混合；所述的雙罐注入系統(tǒng)（3）可通過兩個粒子注入罐的交替使用將粒子連續(xù)的注入到高壓管匯中；所述的防堵混合系統(tǒng)（4）可防止堵塞事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)粒子濃度的可控可調(diào)，并完成粒子與鉆井液的兩級混合；所述的電路控制系統(tǒng)（5）可實(shí)現(xiàn)操作的遠(yuǎn)程控制。

上述的粒子舉升灌裝系統(tǒng)（1）包括儲料箱（1-1）、垂直螺旋輸送機(jī)（1-2）、電機(jī)（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌裝閥（1-5）；垂直螺旋輸送機(jī)（1-2）在頂部電機(jī)（1-3）的帶動下，將儲料箱（1-1）中的粒子舉升到設(shè)備的最高處，灌入到料斗（1-4）中；通過啟閉粒子灌裝閥（1-5），將粒子注入左右兩個粒子注入罐（3-1）中。

上述的壓力補(bǔ)償系統(tǒng)（2）包括升壓管線（2-1）、升壓用泥漿閥（2-2）；所述的升壓管線（2-1）為高壓主管線的一個分支，通過打開升壓用泥漿閥（2-2）向粒子注入罐（3-1）內(nèi)輸入高壓鉆井液，將粒子注入罐（3-1）升壓至工作壓力，完成預(yù)升壓過程，并完成粒子與鉆井液的初級混合，形成粒子混漿，避免粒子注入罐（3-1）接通高壓管匯后升壓出現(xiàn)壓力下降和管匯中粒子間斷現(xiàn)象的發(fā)生。

上述的雙罐注入系統(tǒng)（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止閥（3-2）；所述的粒子注入罐為左右并聯(lián)的雙罐，將罐中粒子通過壓差引射的方式注入到連接高壓主管匯的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止閥（3-2）通過粒子截止閥本體（3-2-2）在90°內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使得圓柱孔（3-2-1）與下料管（4-1-3）正對或正交啟閉粒子注入混合腔（4-1-4）的過程。