[發(fā)明專利]基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置及其鉆井方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810449371.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN108661554B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李沼萱;閆鐵;候兆凱;李瑋;孫士慧;逯廣東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B7/00
• 分類號(hào): E21B7/00;E21B10/00;E21B17/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所 23118
• 代理人: 曹愛華

本發(fā)明涉及一種基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置及其鉆井方法，其中的基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置的雙內(nèi)室連接桿內(nèi)腔被分隔為封閉的電氣室與鉆井液通道，電氣室內(nèi)安裝有電氣感應(yīng)裝置；雙內(nèi)室連接桿上端依次連接鉆桿、轉(zhuǎn)盤，鉆桿內(nèi)壁有電纜通道，電纜穿過電纜通道并與電氣室內(nèi)的直流電源連接，雙內(nèi)室連接桿下端依次連接壓力伸縮桿、鉆頭，壓力伸縮桿上安裝壓力感應(yīng)裝置，壓力感應(yīng)裝置與電氣感應(yīng)裝置連接，鉆頭的中心水眼內(nèi)設(shè)置有隔板，隔板一側(cè)為隔斷式水眼，接地電極和高壓電極安裝在隔板另一側(cè)并裸露出來；電氣室內(nèi)的電極連接裝置下端進(jìn)入鉆頭，并分別與接地電極、高壓電極連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鉆頭、高壓電極和接地電極同時(shí)工作。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及鉆井工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置及其鉆井方法。

背景技術(shù)：

等離子體被稱作是第四種物質(zhì)存在的形態(tài)，它是由電子、離子、自由基和中性粒子組成的導(dǎo)電流體，等離子通道鉆井是通過直流電源，電容，電阻、電感以及電極等裝置產(chǎn)生的等離子體來破碎巖石，這種技術(shù)還不夠完善，并且能耗巨大。但如果將等離子通道鉆井和機(jī)械鉆頭聯(lián)合在一起組成一種新的鉆井方式能減少能耗，還可以提高傳統(tǒng)鉆井的鉆進(jìn)速度，因此針對(duì)于以上問題，設(shè)計(jì)一種等離子通道鉆井方式與鉆頭就顯的很有必要。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置，這種基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置用于解決現(xiàn)有技術(shù)中等離子通道鉆井或機(jī)械鉆頭鉆井僅僅單一工作的問題，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置的鉆井方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

這種基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置包括鉆桿、雙內(nèi)室連接桿、壓力伸縮桿、鉆頭、接地電極、高壓電極，雙內(nèi)室連接桿內(nèi)腔被分隔為電氣室與鉆井液通道，電氣室為封閉的，電氣室內(nèi)安裝有電氣感應(yīng)裝置；雙內(nèi)室連接桿上端連接鉆桿，鉆桿頂端安裝有轉(zhuǎn)盤，鉆桿內(nèi)壁具有電纜通道，電纜穿過電纜通道并與電氣室內(nèi)的直流電源連接，雙內(nèi)室連接桿下端連接壓力伸縮桿，壓力伸縮桿與鉆頭連接，壓力伸縮桿上安裝壓力感應(yīng)裝置，壓力感應(yīng)裝置與電氣感應(yīng)裝置連接，鉆頭的中心水眼內(nèi)設(shè)置有隔板，隔板一側(cè)為隔斷式水眼，接地電極和高壓電極安裝在隔板另一側(cè)并裸露出來；電氣室內(nèi)的電極連接裝置下端穿過壓力伸縮桿進(jìn)入鉆頭，并分別與接地電極、高壓電極連接。

上述方案中電氣感應(yīng)裝置包括電容器，電容器分別通過電纜線與電極連接裝置、觸發(fā)開關(guān)、直流電源連接，直流電源通過電纜線與壓力感應(yīng)裝置、電阻裝置一端連接，電阻裝置的另一端通過電纜線與電感裝置相連，電感裝置的另一端通過電纜線與觸發(fā)開關(guān)連接，觸發(fā)開關(guān)通過電纜線與電極連接裝置連接；接地桿一端通過電極連接裝置與接地電極相連，接地桿另一端穿過雙內(nèi)室連接桿內(nèi)壁與外面的地層接觸。

上述方案中雙內(nèi)室連接桿通過中間連接裝置與鉆桿相連，雙內(nèi)室連接桿具有底板，該底板上設(shè)置有鉆井液通孔，該底板與電氣室的底板為一體的。

上述基于等離子通道與機(jī)械鉆具聯(lián)合裝置及其鉆井方法，該方法包括如下步驟：首先是電纜為直流電源提供電力支持，電容器、觸發(fā)開關(guān)、電阻裝置、電感裝置、接地桿、電極連接裝置、接地電極和高壓電極產(chǎn)生高電壓沖擊電流，形成等離子通道，鉆桿內(nèi)壁設(shè)計(jì)電纜通道，在鉆頭上面設(shè)計(jì)出雙內(nèi)室連接桿，將高壓電極和接地電極設(shè)置于鉆頭上，高壓電極和接地電極基于電氣感應(yīng)裝置而工作，鉆頭由轉(zhuǎn)盤、鉆桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了鉆頭、高壓電極和接地電極同時(shí)工作；

轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)整個(gè)鉆頭開始鉆井，采用等離子通道鉆井與機(jī)械鉆具鉆井相互配合的方式進(jìn)行鉆井，高壓電極和接地電極不斷的將巖石破碎出孔道，鉆頭緊接著開始鉆進(jìn)，高壓電極和接地電極安裝在隔斷式水眼處，隔斷式水眼提供了鉆井液的通道，遇到難鉆地層時(shí)，壓力伸縮桿會(huì)有小幅度的收縮，為鉆頭提供一個(gè)緩沖的機(jī)會(huì)，減少鉆頭磨損；

利用壓力伸縮桿和壓力感應(yīng)裝置為直流電源的電流強(qiáng)弱提供信號(hào)，使直流電源改變輸出電流強(qiáng)度，從而改變等離子通道破碎巖石的強(qiáng)度，鉆進(jìn)效率和鉆進(jìn)速度。