[實用新型]一種用于大尺寸井眼硬巖鉆井的多循環流道鉆井系統

有效

• 申請號: 201820712564.1
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN208220665U
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 龔智勇
• 申請（專利權）人: 北京首創熱力股份有限公司
• 主分類號: E21B17/18
• 分類號: E21B17/18;E21B21/16;E21B4/14
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 劉瑜冬

本實用新型公開了一種用于大尺寸井眼硬巖鉆井的多循環流道鉆井系統，包括井下空氣錘地面管匯與設備、氣舉管匯與設備、鉆井驅動裝置、多循環流道鉆具和泥漿循環設備，井下空氣錘地面管匯與設備和氣舉管匯與設備均通過鉆井驅動裝置與多循環流道鉆具對應連通，泥漿循環設備通過耐沖蝕鵝頸管和排砂管線與鉆井驅動裝置連接。本系統集合了氣舉反循環排砂和閉式反循環空氣錘二者的優勢，在保證鉆進效率的同時還可以大幅度降低注氣量，有利于減少設備投入、減小場地占用面積、降低對動力和鉆井液的需求量、節省燃油消耗。

技術領域

本實用新型涉及鉆井工程技術領域，具體涉及一種用于大尺寸井眼硬巖鉆井的多循環流道鉆井系統。

背景技術

目前，國內外大尺寸井眼鉆井方法有很多種，主要分為旋轉鉆井、旋挖鉆機鉆井、鉆爆法鑿井(礦山建設)、豎井掘進機鉆井(礦山建設)、沖擊回轉(或沖旋)鉆井等。

(1)旋轉鉆井

旋轉鉆井采用牙輪鉆頭、滾刀鉆頭、刮刀鉆頭等以切削破巖方式為主的破巖工具來實施鉆井，可采用泥漿正循環和氣舉反循環兩種鉆井工藝。如果鉆井能力(扭矩)不足，難以實現一鉆成井的能力時，通常還可采用多級擴孔的方式完成鉆井。現國內采用氣舉反循環旋轉鉆井法最大可鉆直徑的井眼，理論鉆探可達1000m(如中煤特鑿公司的AD130/1000型大型豎井鉆機)。但是，這種鉆井方式盡管滿足大尺寸井眼循環攜砂的要求，但其只適合鉆軟巖，完全不適合于硬巖地層的鉆進。

(2)旋挖鉆機鉆井

旋挖鉆機鉆井以“鉆+挖”這種方式為主。目前旋挖鉆機可實現4～5m直徑的鉆井作業。但該工法仍側重于軟巖鉆進，其在硬巖層的鉆進效率很低，且最大鉆井深度也在1500m以內(如三一重工SR630RC8型旋挖鉆機，其最大鉆井直徑最大鉆深140m)。此法不能滿足硬巖、深井、高效鉆井的要求。

(3)豎井掘進機鉆井、鉆爆法鑿井(礦山建設)

豎井掘進機鉆井依然屬于礦山建設領域，此法通常用于軟巖鉆進。而鉆爆法是礦山建設領域的一種爆破開挖硬巖的方法。此法建井成本高、周期長，且并不屬于鉆井范疇。

(4)沖擊回轉(或沖旋)鉆井

沖擊回轉(或沖旋)鉆井主要以空氣錘作為破巖工具。空氣錘的硬巖鉆進效率非常高，其效率最大可較常規旋轉鉆井提高10倍以上。目前，國內大直徑鉆井用的空氣錘主要集中在石油鉆井、樁基工程和煤礦鉆井、礦山救援等領域。

①大直徑正循環空氣錘(單體錘/集束式錘)

目前，油氣鉆井行業正循環空氣錘鉆井最大直徑通常為消耗氣量400～500m³/min，鉆進最大深度不超過600m。樁基工程領域采用最大直徑正循環空氣錘(通常φ800mm～φ1200mm)配合旋挖鉆機實施鉆井，最大深度不足100m。

采用現有正循環空氣錘實施大尺寸井眼鉆井，其所需氣量大、設備數量多、成本高等成了普遍問題。同時，大尺寸井眼正循環空氣錘鉆井時排沙十分困難，不僅能耗極高，且存在很大的井下安全隱患。而且高速氣體對井壁沖蝕明顯，很容易造成井壁失穩等復雜問題。該工法雖然高效，但依然不能滿足大尺寸硬巖深井鉆井的要求。

②大直徑反循環空氣錘(單體錘/集束式錘)