[發明專利]一種地浸鉆井用自清潔三刀翼切割刀具

在審

• 申請號: 202111262121.X
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113882808A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 李召坤;胡柏石;楊睿;杜志明;崔玉峰;楊立志
• 申請（專利權）人: 核工業北京化工冶金研究院
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/60;E21B10/62;E21B10/54
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙麗恒

本發明公開了一種地浸鉆井用自清潔三刀翼切割刀具，涉及開采設備技術領域，包括上接頭、缸套、底筒、控刀桿和刀片，上接頭設置于缸套的首端，用于連接鉆桿，底筒設置于缸套的尾端，控刀桿活動連接于缸套內部，刀片周向分布于缸套的尾端，缸套的尾端設置有供刀片通過的軸向設置的出刀口，刀片的首端與缸套鉸接連接；控刀桿的首端設置有安裝槽，安裝槽內安裝有用于水流加壓的節流水嘴，控刀桿內軸向開設有水孔，控刀桿上還周向開設有徑向設置的洗刀水孔，洗刀水孔與刀片的刀體內側相對設置；本發明中的地浸鉆井用自清潔三刀翼切割刀具，能夠使液流在產生壓力推動刀桿下行的同時沖洗刀體內部，在刀體內部形成局部強烈紊流，改善刀具清潔能力。

技術領域

本發明涉及開采設備技術領域，特別是涉及一種地浸鉆井用自清潔三刀翼切割刀具。

背景技術

目前，近年來，我國砂巖型鈾礦地質勘查和開采發展迅速，在內蒙古、新疆等地發現了大量具有工業利用價值的砂巖型鈾資源，使砂巖型鈾資源達到我國已探明鈾礦資源總量35％左右，成為我國最重要的鈾礦工業類型之一。原地浸出采鈾作為砂巖鈾礦的主要開采方法，鈾金屬產量占全國總產量接近70％，預計2020年地浸礦山鈾金屬產量占全國鈾總產量的90％。同時，開展地浸采鈾試驗的多個礦床進展順利，初步具備了轉入工業化生產的條件。因此，砂巖鈾礦已成為我國鈾礦產能提升的重要方向，這為我國地浸開采各項技術的深入研究奠定了基礎。

地浸工藝鉆井是地浸采鈾工藝的關鍵環節，由于鉆井是溶浸液和浸出液出入礦層的唯一通道，鉆井的成井質量影響著開采成本、浸出濃度、浸出效率和地下水污染狀況，其服務年限決定著地浸礦山回收率和生產成本，甚至是決定礦床能否地浸開采的關鍵。例如在新疆蒙其古爾地浸采鈾工程(一期)，礦體平均埋深400-450m，抽出井234個，注入井330個，監測井33個，共需597個鉆井，鉆井工程占項目建設投資47.65％。新疆蒙其古爾地浸采鈾工程(二期)，礦體平均埋深500-550m，抽出井244個，注入井326個，監測井30個，共需600個鉆井，鉆井工程占項目建設投資66.27％。隨著礦體埋深的增加，鉆井投資占項目建設投資的比例呈指數式增長，鉆井成本、質量和使用壽命對地浸采鈾的技術性和經濟性的影響越來越大。因此，國內外地浸開采企業都把鉆井施工技術作為研究與開發的重中之重。但是當前地浸礦山鉆井工程依然沿用老式工藝，即采用一臺鉆機完成從裸眼鉆進到完井的全部工序，采用這種方式完成地浸鉆井存在的主要問題包括：

(1)設備與工藝不匹配造成功率浪費

目前地浸鉆井基本采用一套設備完成全部作業，但地浸鉆井不同階段所需要的設備性能和功率要求不同，采用同一設備必然造成效率低下或功率浪費。例如在鉆井階段通常需要采用較大功率的鉆井設備，以此提高鉆井速度，但后續完井階段對鉆機的操作精確度要求更高，對功率要求不高，如果全程使用大功率鉆機必然導致功率的浪費。同時隨著北方地區地質勘探的不斷深入，大量的層間氧化帶型砂巖鈾礦被發現和勘探，但這些礦床有一個共同的特征是埋藏深度大，如新疆伊犁盆地蒙其古爾鈾礦床，深度達到600m以上，內蒙古大營礦床平均深度大700m以上，局部深度達到820m。這些超深礦床的地浸開采在世界范圍內還從未遇見，如采用目前地浸透常規鉆孔工藝設備在開發這些超深礦藏時暴露出鉆速太慢的缺點，并最終直接導致了鉆探成本較高。因此不論是全程使用小功率鉆機還是大功率鉆機都面臨著成本高的問題，尤其是在深度較大的礦床設備與工藝的匹配性將直接影響礦山開發成本。

(2)工序銜接不順造成人員設備成本高

目前地浸鉆井完成注漿后需要候凝48-72小時，如采用傳統的一次成井工藝，在候凝期間設備人員都處于待機狀態，這會造成人工和設備的成本。同時在測井的過程中也面臨著同樣的問題。

(3)切割精度與完井質量低

傳統一次成井工藝的完井工程設計(確定切割位置、過濾器段數和長度等)都是基于單井測井解釋的結果，過濾器只下在該鉆井顯示的礦層段。利用單井測井結果為依據設計完井參數缺少對礦體和地下流場的整體把握，容易造成鉆孔間連通性較差。