負壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術屬于石油鉆井工程技術領域，特別涉及一種負壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，高壓粒子注入罐頂部進料口一側安裝平衡壓力射流管，平衡壓力射流管一端設置射流防堵噴頭，另一端置于主管匯頂部，射流防堵噴頭位于高壓粒子注入罐底部，出料口底部設置負壓粒子注入管，負壓粒子注入管一端設置噴嘴，噴嘴連通主管匯，主管匯底部設置調節管，調節管末端連通負壓粒子注入管出口，調節管內設置調節閥。本發明專利技術采用自旋轉式射流防堵噴頭，對高壓粒子注入罐出料口實現全方位、多角度攪動，操作簡單、方便、安全；本發明專利技術作為粒子沖擊鉆井新技術的三大核心系統之一，加工制作工藝簡單、拆卸方便、性能穩定，能夠大幅提高深井極硬耐磨地層的鉆井速度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種負壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，屬于石油鉆井工程

技術介紹
粒子沖擊鉆井技術是為開發深部堅硬及研磨性較高地層中的油氣資源而研發的一項石油鉆井新技術，在我國四川省等西部油氣資源豐富卻埋藏較深、巖石堅硬耐磨的地區具有廣闊的應用前景。粒子沖擊鉆井是指在常規鉆頭旋轉鉆進機械破巖的同時，在鉆井液中加入一定量的鋼粒，并通過鉆頭噴嘴以高頻射流形式沖擊破碎巖石，起到輔助破巖目的，進而大幅度提高機械鉆速，加快油氣井投產。目前為止，粒子沖擊鉆井技術作為近幾年才提出的一項新技術，在國外也僅是進行了少量實驗室和現場研究，國內更是停留在理論研究階段。而國外研究證明該技術對于深井極硬巖層鉆井速度的提高具有顯著效果，這為解決當前我國面臨的深井堅硬地層鉆井速度慢的技術瓶頸提供了新的方法。在粒子沖擊鉆井實施過程中，由于井深較深，若將鋼粒子輸送至井底需要地面泥漿泵和管路等設備承受非常高的管道循環壓力(一般為數十兆帕左右)，并且現有泥漿泵不能直接泵送含有鋼粒子的鉆井液，而需要專門的注入系統將粒子注入到鉆井液中。因此，粒子注入系統與粒子回收系統、粒子鉆頭系統(PDI鉆頭)一道，作為粒子沖擊鉆井新技術的三大核心組成系統之一，直接影響著粒子注入的穩定性、均勻性，以及沖擊破巖的效果。粒子注入系統經歷了兩次較大的發展，較為理想的注入系統是利用高壓密閉注入罐，底部連接粒子注入裝置，在一定壓力下(一般為三十兆帕左右)將鋼粒注入到主管匯的鉆井液中，經混合后隨主管匯鉆井液循環至井底鉆頭，實現粒子沖擊破碎井底巖石，大幅提聞機械鉆速。粒子注入罐屬于較大型壓力容器罐，頂部和底部分別留有進料口、出料口，而且底部為圓(錐)形，且上下存在壓差阻力，很容易發生粒子出料口堵塞。由于粒子注入罐體積較大，且是高壓密閉容器，倘若粒子和泥漿在出料口一旦發生堵塞，常規方法不能有效、及時治理，這不僅會妨礙粒子的正常注入，而且可能會影響整個鉆井進度，更甚至使注入罐內壓力急劇增大而誘發不安全事故。目前，類似的大型高壓密閉容器在其它領域也有廣泛應用，也遇到了同樣的堵塞治理問題。常規儲罐容器的堵塞解決方法有多種，但并不適用于此類壓力容器:例如，中國技術專利ZL200820158592.X公開了一種料倉防堵裝置，該裝置在出料口設置疏通撥桿，并與出料口外部的電液動推桿相連。當出料口出現堵塞時，啟動電液動推桿，使疏通撥桿沿出料口來回運動，從而對出料口的堵塞起疏通作用，解除出料口堵塞現象。但由于高壓密閉注入罐底部是密閉且直通高壓管路，該專利中提到的疏通撥桿和電液動推桿不能在罐底部隨意運動，因此不適于粒子注入罐的堵塞治理。中國技術專利ZL200520095960.7公開了一種懸掛活振動式散裝物料倉下料防堵裝置，該裝置主要由活振動斗體、振打電機和彈簧組件掛鉤等組成。其中，活振動斗體處于懸掛自由狀態，在振打電機等的共同作用下，可以在一定幅度內有效振動，以消除物料在糧倉內堆積造成的堵塞現象。但是粒子注入罐體是壓力容器，工作壓力最大達數十兆帕，所以工作狀態下應盡量避免振動等外部強烈干擾，以免引起安全事故。因此，該技術也不適用于粒子注入罐的堵塞防治。綜上所述，現有的儲罐容器出料口堵塞治理技術僅僅適用于非密封、無工作壓力或壓力較低的料倉，但對于諸如此類粒子鉆井系統中高壓密閉粒子注入罐的堵塞防治并不適用。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是:提供一種結構合理，使用安全，可提高粒子注入速度，及解決高壓粒子注入罐底部容易堵塞問題的負壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置。本專利技術所述的負壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，包括高壓粒子注入罐，高壓粒子注入罐頂部設置進料口，底部設置出料口，進料口 一側安裝平衡壓力射流管，平衡壓力射流管一端設置射流防堵噴頭，另一端置于主管匯頂部，射流防堵噴頭位于高壓粒子注入罐底部，出料口底部設置負壓粒子注入管，負壓粒子注入管一端設置噴嘴，噴嘴連通主管匯，主管匯底部設置調節管，調節管末端連通負壓粒子注入管出口，調節管內設置調節閥。平衡壓力射流管的作用是使高壓粒子注入罐與地面高壓管路壓力連通，避免由于管路壓力高于高壓粒子注入罐內的壓力而產生壓差，使粒子不能順利從出料口流出，還可以防止高壓粒子注入罐因壓力過高造成安全隱患；射流防堵噴頭位于高壓粒子注入罐底部，可對高壓粒子注入罐出料口易發生堵塞部位實現全方位、多角度沖擊攪動，防止粒子在出料口處堵塞；負壓粒子注入管的作用是當鉆井液從主管匯中流經噴嘴噴出后在負壓粒子注入管內形成負壓，將上部粒子吸入，使粒子與鉆井液液體充分混合，然后注入到負壓粒子注入管出口連接的主管匯中；通過調節管中的調節閥調節鉆井液流量而控制負壓粒子注入管負壓值的大小，進而控制粒子吸入量，實現針對不同硬度的巖層吸入不同數量粒子的目的。所述的射流防堵噴頭包括射流旋轉套，射流旋轉套通過軸承套裝在中心射流管外周，中心射流管外壁上安裝有滑套，滑套位于射流旋轉套和中心射流管之間，射流旋轉套外設置外筒，外筒頂部通過螺栓連接中心射流管，外筒固結在平衡壓力射流管內，中心射流管管壁上設有開口，中心射流管與射流旋轉套底部對應設置直噴嘴，射流旋轉套側壁上對應開口設有側面斜噴嘴。鉆井液通過中心射流管并且穿過射流旋轉套的側面斜噴嘴，對射流旋轉套產生不對稱力，從而帶動射流旋轉套轉動，鉆井液可攪動出料口周圍粒子，使粒子自下而上流態化，防止出料口被堵塞，且為粒子順利進入負壓粒子注入管提供流動性條件。所述的射流旋轉套包括上部的安裝套和安裝套下部的旋轉套，安裝套內徑小于旋轉套內徑。安裝套用于固定射流旋轉套，旋轉套起到旋轉作用，以使鉆井液旋轉射流，使粒子成流化狀態。所述的開口與側面斜噴嘴均設置為四個。四個側面斜噴嘴分布在射流旋轉套上，可使從其中出來的鉆井液呈順時針噴射，使射流旋轉套順時針轉動，實現攪動粒子的作用。所述的負壓粒子注入管橫截面為圓環形，內徑為120 140mm,長度為300 500mm,高壓粒子注入罐的橫截面為圓環形，內徑為1000mm,高度為4000mm,厚度為110mm。負壓粒子注入管可形成負壓將粒子吸入，實現粒子與鉆井液充分混合；高壓粒子注入罐的大小適應粒子數量，可提高粒子與鉆井液混合均勻度。本專利技術的有益效果是:采用自旋轉式射流防堵噴頭，對高壓密閉粒子注入罐出料口易發生堵塞部位實現全方位、多角度沖擊攪動，防治堵塞效果好；依據水力射流原理解決高壓密閉粒子注入罐易堵塞的難題，有效避免諸如振打罐體或機械疏通等其它常規堵塞治理措施引發的安全問題，操作簡單、方便、安全；該裝置加工制作工藝簡單、拆卸方便、結構可靠，性價比優越，物理力學性能穩定，適用于石油鉆井現場復雜工作條件；本裝置作為粒子沖擊鉆井新技術的核心組成部分之一，大幅縮短建井周期，提高鉆井速度，為我國中西部深部耐磨硬地層油氣資源開發提供了技術和設備支持。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖。圖2是圖1中射流防堵噴頭的結構示意圖。圖3是圖2中A-A的剖面視圖。圖4是圖2中射流旋轉套的結構示意圖。圖中:1、平衡壓力射流管2、射流防堵噴頭3、負壓粒子注入管4、噴嘴5、主管匯6、調節管7、調節閥8、高壓粒子注入罐9、進料口 10、出料口 11、軸承12、滑套13、射流旋轉套14、側面斜噴嘴15、開口 16、直噴嘴17、外筒18、螺栓19、中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種負壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，包括高壓粒子注入罐（8），高壓粒子注入罐（8）頂部設置進料口（9），底部設置出料口（10），其特征在于：進料口（9）一側安裝平衡壓力射流管（1），平衡壓力射流管（1）一端設置射流防堵噴頭（2），另一端置于主管匯（5）頂部，射流防堵噴頭（2）位于高壓粒子注入罐（8）底部，出料口（10）底部設置負壓粒子注入管（3），負壓粒子注入管（3）一端設置噴嘴（4），噴嘴（4）連通主管匯（5），主管匯（5）底部設置調節管（6），調節管（6）末端連通負壓粒子注入管（3）出口，調節管（6）內設置調節閥（7）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：邢雪陽，徐義，王眉山，韓烈祥，李鵬，周毅，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發明
國別省市：