[實用新型]粒子沖擊鉆井地面模擬破巖實驗裝置

有效

• 申請號: 201721769951.0
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN207649893U
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 韓烈祥;張治發;張帆;喬李華;萬夫磊;張果;尹曉煜
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

本實用新型公開了一種粒子沖擊鉆井地面模擬破巖實驗裝置，屬于石油工程鉆井領域，包括底座，底座上設置有高壓釜和前后平移部件，前后平移部件上設置有左右平移部件，左右平移部件上設置有升降部件，升降部件上設置有旋轉驅動部件和頂部框架，旋轉驅動部件上連接有噴嘴，噴嘴伸入高壓釜內，左右平移部件、升降部件和旋轉驅動部件在前后平移部件的作用下沿Z軸方向作往復運動，升降部件和旋轉驅動部件在左右平移部件的作用下沿X軸方向作往復運動，旋轉驅動部件在升降部件的作用下沿Y軸方向作往復運動。本實用新型能夠在圍壓條件下測試單個或多個噴嘴的破巖性能，測試環境接近井下真實環境，能基本替代現場測試，節省大量成本與作業時間。

技術領域

本實用新型涉及到石油工程鉆井技術領域，尤其涉及一種粒子沖擊鉆井地面模擬破巖實驗裝置。

背景技術

我國的主要產油區已經陸續進入開發中后期階段，淺層油氣資源不斷枯竭，穩產難度大，國內剩余油氣資源40%以上分布在深層，近幾年發現的11個大型油氣田中，深層占8個。因此，為滿足不斷增長的能源需求，深層油氣資源的勘探開發進程日益加快。開發深層油氣資源時經常遇到硬地層和強研磨性地層，常規的油氣鉆井方式面臨“鉆速慢、周期長、成本高”的瓶頸難題。粒子沖擊鉆井技術的出現為突破深井硬地層和強研磨性地層面臨的技術瓶頸帶來了曙光。

粒子沖擊鉆井是將2%至5%的鋼質粒子隨鉆井液注入井下，在射流作用下以超過1000萬次/分鐘的高頻率和大于100米/秒的高速撞擊巖石，配合鉆頭切屑齒進行破巖鉆進的一項前瞻性鉆井新技術，使用粒子沖擊鉆井技術在硬地層鉆進一口井可節省1/3左右的鉆井時間。但由于粒子沖擊鉆井技術在國內尚處于起步階段，粒子射流噴嘴的破巖效果和粒子沖擊鉆頭的綜合破巖效果沒有成例可循，目前國內往往采用現場試驗的方式來測試粒子射流噴嘴與粒子沖擊鉆頭的破巖性能，存在成本高、風險大且破巖之后的井眼形態無法直接觀察分析的缺陷。

公開號為CN 205445473U，公開日為2016年08月10日的中國專利文獻公開了一種鋼粒射流沖擊破巖的綜合實驗裝置，其特征是：包括儲水罐、1#蝶閥、高壓泵入口管線、高壓泵、高壓管線、高壓管線壓力表、1#高壓球罐、2#高壓球罐、1#螺旋輸送裝置、2#螺旋輸送裝置、1#高壓閥、2#高壓閥、3#高壓閥、4#高壓閥、5#高壓閥、6#高壓閥、高壓實驗井筒入口管線、高壓實驗井筒壓力表、試驗架、高壓實驗井筒、巖石、調壓噴嘴、高壓實驗井筒出口管線、砂漿泵入口管線、2#常壓蝶閥、射吸漏斗、砂漿泵、1#高壓轉低壓閥門、2#高壓轉低壓閥門、常壓溢流管線、3#高壓轉低壓閥門、4#高壓轉低壓閥門、液壓工作站、液壓管線、質量流量計、支撐面、高壓分流閥；儲水罐為長方體儲罐，儲水罐各出口均安裝有過濾裝置；高壓泵通過高壓泵入口管線與儲水罐連接，高壓泵入口管線安裝有1#蝶閥，可控制高壓泵進水；高壓泵泵出高壓水后，通過高壓管線輸送至1#高壓球罐底部的1#螺旋輸送裝置，高壓管線由1#高壓閥、2#高壓閥、3#高壓閥、4#高壓閥、5#高壓閥、6#高壓閥控制，高壓管線壓力由高壓管線壓力表測量；1#高壓球罐、2#高壓球罐為球形高壓罐，由T型支撐腿支撐；1#高壓球罐、2#高壓球罐下部出料口分別連接1#螺旋輸送裝置、2#螺旋輸送裝置；1#螺旋輸送裝置、2#螺旋輸送裝置由五星液壓馬達驅動，動力來自液壓工作站；1#螺旋輸送裝置、2#螺旋輸送裝置的螺桿在五星液壓馬達驅動下旋轉，將1#高壓球罐、2#高壓球罐的粒子旋轉到高壓管線中，鋼粒和高壓泵泵出的水混合，形成鋼粒和高壓水的混合液，混合液的流量、鋼粒的濃度通過質量流量計測量；混合液繼續通過高壓實驗井筒入口管線，達到高壓實驗井筒中，高壓實驗井筒由實驗架固定，高壓實驗井筒的入口壓力由高壓實驗井筒壓力表測量；混合液進入高壓實驗井筒中，依次通過高壓鋼管、調節接頭，最終從高壓噴嘴噴出，形成鋼粒射流，鋼粒射流沖擊到巖石上，完成鋼粒射流破巖過程；高壓實驗井筒的上部連接調壓噴嘴，通過調節調壓噴嘴的內徑，可以調節高壓實驗井筒內的壓力，即可以調節系統的圍壓；流體從調壓噴嘴流出后，通過高壓實驗井筒出口管線輸送至儲水罐中。