[發(fā)明專利]一種可燃冰冷鉆進(jìn)方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810261962.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108590512B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉峰;李艷紅;郝鵬飛;薛永超;許紀(jì)永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): E21B7/00
• 分類號(hào): E21B7/00;E21B7/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種可燃冰冷鉆進(jìn)方法和裝置；包括冰粒射流系統(tǒng)、鉆進(jìn)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)以及與其相適應(yīng)的多功能旋挖鉆進(jìn)機(jī)。液氮和水經(jīng)霧化噴嘴噴出在混合腔內(nèi)溫度驟然降低形成冰粒，冰粒經(jīng)冰粒輸送管進(jìn)入一階噴嘴，二級(jí)噴嘴噴射出的高壓水帶動(dòng)一級(jí)噴嘴的冰粒高速運(yùn)動(dòng)，從而形成冰粒射流。本可燃冰冷鉆進(jìn)方法和裝置從實(shí)用性出發(fā)，輔助鉆進(jìn)方式巧妙；利用冰粒射流，提高對(duì)巖石的沖擊效應(yīng)，有利于刀具粉碎巖石，提高鉆進(jìn)效率；冰粒射流和鉆進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，有利于降低鉆頭的溫度和保護(hù)鉆頭的壽命，保證可燃冰在鉆進(jìn)過(guò)程中不會(huì)由于鉆頭溫度的升高而發(fā)生分解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可燃冰鉆進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種可燃冰冷鉆進(jìn)方法和裝置。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)能源的可開(kāi)采儲(chǔ)量的日益減少，且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，不符合國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略要求?？扇急鳛橐环N甲烷含量高，能量密度高、分布廣、規(guī)模大、資源儲(chǔ)量大，且燃燒后對(duì)環(huán)境無(wú)污染，所含有機(jī)碳資源總量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍，被國(guó)際公認(rèn)為石油、天然氣的接替能源，引起了世界各地的廣泛關(guān)注。可燃冰的形成條件有低溫、高壓、有充足的氣源。若這些條件不能具備，可燃冰會(huì)迅速熔化為水和甲烷，而甲烷作為一種溫室氣體，一旦失控，就會(huì)影響全球的氣候，分解后的氣體也會(huì)破壞周圍環(huán)境，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)溶洞，使天然氣水合物地層下沉，出現(xiàn)地基沉降事故。

盡管目前吉林大學(xué)發(fā)明了冷鉆熱采技術(shù)開(kāi)采可燃冰，但由于在開(kāi)采過(guò)程中鉆頭與井壁摩擦生熱，鉆頭溫度升高會(huì)使所鉆進(jìn)的可燃冰迅速分解為水和甲烷，而甲烷氣體的釋放會(huì)造成井壁穩(wěn)定性破壞，出現(xiàn)井壁坍塌，分解產(chǎn)生的水增加了井壁地層的含水量，會(huì)造成地基整體沉降，甚至還可能引發(fā)井涌和井噴等事故。

因此解決可燃冰在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于鉆頭摩擦生熱，而使所鉆進(jìn)可燃冰分解問(wèn)題應(yīng)該引起高度關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可燃冰冷鉆進(jìn)方法和裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種可燃冰冷鉆進(jìn)方法，包括以下步驟：

S1：準(zhǔn)備階段：將鉆桿與液氮管和水管分別連接，并確保密封環(huán)與鉆桿旋轉(zhuǎn)密封器緊密連接，以防液氮和水在供應(yīng)過(guò)程中泄漏；調(diào)節(jié)旋挖鉆進(jìn)機(jī)到最佳位置；并通過(guò)電源裝置給高壓泵供電和動(dòng)力裝置供電；調(diào)節(jié)旋挖鉆進(jìn)機(jī)到最佳位置。

S2：鉆進(jìn)階段：液氮通過(guò)低溫軟管輸送到鉆桿外置旋轉(zhuǎn)密封器下部空間，然后從液氮進(jìn)口流入，通過(guò)霧化噴嘴噴出進(jìn)入漏斗混合腔從而形成霧狀射流；水通過(guò)注水管輸送到鉆桿外置旋轉(zhuǎn)密封器上部空間，然后從注水口流入，通過(guò)霧化噴嘴噴出進(jìn)入漏斗混合腔從而形成霧狀射流；水和液氮所形成的霧狀射流在混合腔內(nèi)溫度驟然降低，形成冰粒；冰粒經(jīng)冰粒輸送管進(jìn)入一級(jí)噴嘴，在一級(jí)噴嘴內(nèi)實(shí)現(xiàn)第一次加速；水由分支注水管進(jìn)入二級(jí)噴嘴，且在二級(jí)噴嘴內(nèi)實(shí)現(xiàn)加速，并經(jīng)引射噴頭噴出，從而帶動(dòng)一級(jí)噴嘴內(nèi)部的冰粒高速運(yùn)動(dòng)，冰粒實(shí)現(xiàn)第二次加速，從而在鉆桿內(nèi)部形成冰粒射流；冰粒射流和鉆桿鉆進(jìn)同時(shí)行。

優(yōu)選地，在S1步驟中，在低溫軟管與鉆桿外置旋轉(zhuǎn)密封器連接部位設(shè)置密封環(huán)，同時(shí)注水管與鉆桿外置旋轉(zhuǎn)密封器連接部位也設(shè)置密封環(huán)，以保證液氮和水在鉆進(jìn)過(guò)程中不發(fā)生泄漏。

優(yōu)選地，在S2步驟中，預(yù)先將液氮由低溫軟管以氣態(tài)輸入到制冰漏斗內(nèi),為鉆進(jìn)過(guò)程中冰粒的制備提供一個(gè)深冷空間。

優(yōu)選地，在鉆桿內(nèi)部設(shè)置橫隔板，控制冰粒輸送管的位置，以防鉆桿在鉆進(jìn)過(guò)程中速度過(guò)快，導(dǎo)致冰粒輸送管偏離原始位置，從而造成冰粒輸送管損壞。

優(yōu)選地，在S2步驟中，隨著鉆進(jìn)的深入，需要加接鉆桿；先停止鉆進(jìn)，連接鉆桿和冰粒輸送管，然后加設(shè)橫隔板，以固定冰粒輸送管的位置；再重復(fù)進(jìn)行步驟S1-S2。