[發(fā)明專利]一種鉆井系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810263809.1
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108533172B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張輝;蔡志翔;李軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B7/18
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 劉飛;陳剛

1.一種鉆井系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆井系統(tǒng)包括：

沖擊波發(fā)生裝置，其伸入井筒內(nèi)，所述沖擊波發(fā)生裝置用于通過脈沖放電的方式產(chǎn)生沖擊波；

與所述沖擊波發(fā)生裝置的上端相連接的連續(xù)管，所述連續(xù)管用于向所述沖擊波發(fā)生裝置輸送鉆井液，以使得所述沖擊波發(fā)生裝置產(chǎn)生的沖擊波以鉆井液為介質(zhì)作用于巖石；

與所述沖擊波發(fā)生裝置的下端相連接的噴嘴，所述噴嘴用于約束所述鉆井液在受到所述沖擊波的作用下，形成射流；

設(shè)置在地面上的供電裝置，所述供電裝置通過設(shè)置在所述連續(xù)管內(nèi)的電纜與所述沖擊波發(fā)生裝置相連接，用于給所述沖擊波發(fā)生裝置供電；

其中，所述沖擊波發(fā)生裝置中包括外殼、內(nèi)殼和沖擊波發(fā)生電路；所述外殼與設(shè)置在所述外殼內(nèi)的內(nèi)殼形成腔體，并與所述連續(xù)管相連接，以使得所述連續(xù)管向所述腔體輸送鉆井液；其中，所述內(nèi)殼用于封裝所述沖擊波發(fā)生電路；所述沖擊波發(fā)生電路與所述電纜相連接，所述沖擊波發(fā)生電路中包括變壓器、整流器、脈沖電容器組、空氣開關(guān)和電極對；所述變壓器的兩個輸出端之間包括串聯(lián)的所述整流器和所述脈沖電容器組；所述脈沖電容器組的兩個輸出端之間包括串聯(lián)的所述空氣開關(guān)和所述電極對；所述電極對伸入所述腔體；其中，所述脈沖電容器組中包括至少一個脈沖電容器；所述變壓器用于將所述供電裝置提供的第一交流電轉(zhuǎn)換為第二交流電，其中，所述第二交流電的電壓高于所述第一交流電；所述整流器用于將所述第二交流電轉(zhuǎn)換為直流電；所述空氣開關(guān)用于在所述脈沖電容器組內(nèi)存儲的電壓達到指定電壓閾值時，擊穿空氣，以將所述脈沖電容器組內(nèi)存儲的電壓施加于所述電極對上，以使得所述電極對產(chǎn)生沖擊波。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述脈沖電容組中包括至少兩個脈沖電容器時，所述脈沖電容器組中的各個脈沖電容器之間采用并聯(lián)的方式進行連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井系統(tǒng)，其特征在于，所述電極對中包括第一電極和第二電極；

所述第一電極與所述空氣開關(guān)的一端相連接，所述空氣開關(guān)的另一端與所述脈沖電容器組相連接；

所述第二電極與所述脈沖電容器組的連接點，以及所述脈沖電容器組與所述變壓器的一個輸出端的連接點，與地面相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井系統(tǒng)，其特征在于，所述電極對的結(jié)構(gòu)包括：針-板結(jié)構(gòu)、棒-棒結(jié)構(gòu)和同軸結(jié)構(gòu)中至少一種結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆井系統(tǒng)還包括設(shè)置在地面上的鉆井液輸送裝置；

所述鉆井液輸送裝置用于將鉆井液加壓后送至所述連續(xù)管。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆井系統(tǒng)還包括設(shè)置在地面上的鉆井液回收裝置；

所述鉆井液回收裝置與油井井口相連通以回收井下返排至地面的鉆井液。

7.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求所述的鉆井系統(tǒng)中的鉆井方法，其特征在于，所述方法包括：

通過連續(xù)管向沖擊波裝置中的外殼與設(shè)置在所述外殼內(nèi)的內(nèi)殼形成的腔體內(nèi)輸送鉆井液，以使得伸入所述腔體內(nèi)的所述沖擊發(fā)生裝置中的沖擊波發(fā)生電路中的電極對浸泡在所述鉆井液中；

通過設(shè)置在所述連續(xù)管內(nèi)的電纜，向所述沖擊波發(fā)生電路中的變壓器提供第一交流電，并通過所述變壓器所述第一交流電轉(zhuǎn)換為第二交流電，其中，所述第二交流電的電壓高于所述第一交流電；并通過所述沖擊波發(fā)生電路中的整流器將所述第二交流電轉(zhuǎn)換為直流電，通過所述沖擊波發(fā)生電路中的脈沖電容器組存儲所述直流電的電壓；

在所述脈沖電容器組內(nèi)存儲的電壓達到指定電壓閾值時，通過所述沖擊波發(fā)生電路中的空氣開關(guān)擊穿空氣，以將所述脈沖電容器組內(nèi)存儲的電壓施加于所述電極對上，產(chǎn)生沖擊波，以使得所述沖擊波以所述鉆井液為介質(zhì)作用于巖石。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉆井方法，其特征在于，所述方法還包括：

通過與油井井口相連通的鉆井液回收裝置，回收井下返排至地面的鉆井液，以使得巖石受到所述沖擊波作用后產(chǎn)生的巖屑從井下排出。