[發明專利]一種反向填礫裝置及反向填礫方法

在審

• 申請號: 202111140947.9
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113756760A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 李召坤;楊立志;胡柏石;杜志明;崔玉峰;楊睿
• 申請（專利權）人: 核工業北京化工冶金研究院
• 主分類號: E21B43/04
• 分類號: E21B43/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙麗恒

本發明公開了一種反向填礫裝置及反向填礫方法，涉及地浸鉆孔技術領域，包括投礫罐、水池、第一管路和第二管路，所述投礫罐的底部設置有進液口，所述水池與所述進液口通過所述第一管路連通，所述第一管路上設置有動力結構，所述第二管路的一端與所述第一管路連通，所述第二管路的另一端與井連通，所述投礫罐的頂部設置有出液口，所述出液口與所述第二管路連通，所述投礫罐還開設有裝填口，所述裝填口用于向所述投礫罐內裝填礫石。本發明能夠實現沖水、投礫、間歇投礫及小流量投礫等多種功能，提高二次成井工藝過程中反向填礫工藝的可控性與成功率。

技術領域

本發明涉及地浸鉆孔技術領域，特別是涉及一種反向填礫裝置及反向填礫方法。

背景技術

影響地浸鉆孔的質量和效率主要是兩方面：鉆探設備和工藝技術。地浸鉆孔常規采用一臺鉆機完成從裸眼鉆進到完井的全部工序，在鉆井過程中對鉆速起到決定作用的是鉆機、鉆具和泥漿泵，根據鉆孔深度和負載來選取鉆機。在超深地浸鉆孔工程中，為了提高效率和鉆孔質量，我們引進逆向注漿、反向填礫等新工藝技術。但這些工藝技術之間的銜接需要很多輔助時間，例如水泥漿的侯凝時間等。同時不同階段對鉆機和泥漿泵功率的要求也不一樣，全程使用同一鉆機和泥漿泵容易造成功率的浪費。為了解決這些問題，提出了一種從工藝流程和技術改進上提高地浸礦山鉆孔效率的方法：二次成井工藝。二次成井工藝將傳統的地浸鉆孔工程拆分成三個獨立的工藝過程：鉆井工程、成建井工程和洗孔工程，結合不同工藝過程的需求優選了鉆機型號、泥漿泵型號、泥漿類型等。二次成井工藝技術在工藝和工序兩方面對原有地浸鉆井技術進行了大幅創新和改進，提高了鉆井的質量和效率，可為實現深部砂巖鈾礦的高效精準開采提供技術基礎，同時本技術的工業化應用也將為礦山企業降低成本。

二次成井工藝分為兩個部分：鉆井工程、成建井工程階段。

鉆井工程階段：采用大功率鉆機完成裸眼孔鉆進，下套管和注水泥三個工序。

(1)在裸眼鉆進階段，井下管柱為：三牙輪鉆頭+鉆鋌+鉆桿。采用大排量泥漿泵以提高鉆速。

(2)完成裸眼孔鉆進后，根據測井結果和施工設計單下PVC套管到指點深度。

(3)利用鉆桿充當注漿管，采用滑套式逆向注漿裝置完成注漿作業。

完成逆向注漿作業后，大功率鉆機即可搬離井場，繼續進行下一鉆孔的裸眼孔鉆進施工。隨后將小功率鉆機搬到該井口處，進入成建井階段。

成建井工程階段：采用小功率鉆機完成切割套管、下內置過濾器和反向投礫作業。

(1)根據測井結果確定礦層位置和切割位置，采用切割器+鉆桿完成切割作業，后用擴孔器清理切割段井壁。

(2)切割完成后，利用投礫管下放內置過濾器和反響投礫裝置到切割位置，利用小功率泵完成投礫作業，所投礫石為人造礫石。

上述可見，二次成井工藝技術已經成為目前中國地浸礦山鉆井施工的主要工藝技術，而逆向投礫作為整個工藝的最后一個技術環節，對成井質量尤其重要。

目前采用的投礫工藝主要是利用泥漿泵進行，即將人造礫石與水充分混合后，利用泥漿泵進行泵吸。此方法地面管路簡單，但效率較低，主要原因是反向填礫采用的人造礫石密度低于清水，無法與清水充分混合，泥漿泵無法均勻吸入礫料。同時，因為無法控制礫料吸入速度，也就無法對整個投礫過程的節奏進行掌握，經常發生短時間泵入過多礫石造成堵塞，投礫質量難以保證。

發明內容

本發明的目的是提供一種反向填礫裝置及反向填礫方法，以解決上述現有技術存在的問題，實現沖水、投礫、間歇投礫及小流量投礫等多種功能，提高二次成井工藝過程中反向填礫工藝的可控性與成功率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：