[發明專利]一種壓力自動補償式壓差引射粒子連續注入方法

有效

• 申請號: 201710069654.3
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN106948759B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 新昌縣夙凡軟件科技有限公司
• 主分類號: E21B7/16
• 分類號: E21B7/16
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 周正輝

本發明涉及一種壓力自動補償式壓差引射粒子連續注入方法，其技術方案是注入裝置包括粒子舉升灌裝系統、壓力補償系統、雙罐注入系統、防堵混合系統和電路控制系統，屬于石油鉆井工程技術領域，適用于粒子沖擊鉆井中粒子的連續注入，壓力補償系統可將粒子注入罐中的壓力預先升至工作壓力；雙罐注入系統由可交替使用的雙罐并聯，保證粒子連續注入；防堵混合系統在避免粒子堵塞的同時，可使粒子可控可調的注入混合腔，與鉆井液充分混合。本發明可實現粒子沖擊鉆井時粒子的連續注入，可長時間連續工作，保證了粒子濃度可控可調，避免了粒子堵塞事故的發生，且粒子與鉆井液混合均勻；結構合理緊湊，使用安全可靠，可大幅縮短鉆井周期。

技術領域

本發明涉及一種石油鉆井工程技術，特別涉及一種壓力自動補償式壓差引射粒子連續注入方法。

背景技術

粒子沖擊鉆井技術是提高深井/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實現的前提和關鍵，從根本上講，粒子注入裝置研究的核心是如何將鋼質粒子以一定的速率，連續地注入到高壓鉆井液中。

目前，國內外已有的粒子注入裝置尚不能真正的實現粒子的連續注入，即使采用雙注入管注入裝置，應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，當剛接通低壓管時，因壓力大幅下降而無法正常進行噴射作業，而低壓管壓力升至穩定工作壓力需要一段時間，使噴射作業存在間斷，不能保證粒子沖擊鉆井系統始終連續地工作。

當系統正常工作時，高壓罐中的粒子以一定的速度自下料管進入混合腔，當粒子截止閥突然關閉時，由于慣性的作用，粒子仍然下落，導致粒子在下料管中壓實，之后，系統的壓力降低，由于容積效應，高壓罐和其內部的水恢復彈性變形，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，導致下料管中粒子持續壓實，最終導致下料管的嚴重堵塞，且固體粒子自身流動性不良，很容易發生粒子出料口堵塞的事故，且解堵困難。所以，在系統停止工作時，應及時將高壓罐中的壓力卸掉，避免產生容積效應，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十兆帕壓力時產生事故隱患。

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可調，常用的螺桿擠壓式注入方式因螺桿擠壓器的密封性較差，且磨損嚴重，而限制了其推廣應用。上述局面嚴重制約了粒子沖擊鉆井技術的商業化進程，粒子注入裝置存在的問題急需解決。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種壓力自動補償式壓差引射粒子連續注入方法，通過設計粒子舉升灌裝系統、壓力補償系統、雙罐注入系統和防堵混合系統，真正實現粒子連續注入、防堵且粒子濃度連續可調的目的，并通過電路控制系統實現操作的遠程控制，解決現有技術中存在的問題。

本發明提到的一種壓力自動補償式壓差引射粒子連續注入裝置，包括粒子舉升灌裝系統（1）、壓力補償系統（2）、雙罐注入系統（3）、防堵混合系統（4）和電路控制系統（5），粒子舉升灌裝系統（1）與雙罐注入系統（3）的入口連接，且雙罐注入系統（3）的側壁連通壓力補償系統（2），在雙罐注入系統（3）的底部連接防堵混合系統（4），一側安設電路控制系統（5）；所述的粒子舉升灌裝系統（1）將粒子舉升至雙罐注入系統（3）中；所述的壓力補償系統可對雙罐注入系統（3）的粒子注入罐（3-1）預升壓至工作壓力，并完成粒子與鉆井液的初級混合；所述的雙罐注入系統（3）可通過兩個粒子注入罐的交替使用將粒子連續的注入到高壓管匯中；所述的防堵混合系統（4）可防止堵塞事故的發生，實現粒子濃度的可控可調，并完成粒子與鉆井液的兩級混合；所述的電路控制系統（5）可實現操作的遠程控制。

上述的粒子舉升灌裝系統（1）包括儲料箱（1-1）、垂直螺旋輸送機（1-2）、電機（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌裝閥（1-5）；垂直螺旋輸送機（1-2）在頂部電機（1-3）的帶動下，將儲料箱（1-1）中的粒子舉升到設備的最高處，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。