[发明专利]负压射流式粒子冲击钻井注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种负压射流式粒子冲击钻井注入装置，属于石油钻井工程技术领域。

背景技术

粒子冲击钻井技术是为开发深部坚硬及研磨性较高地层中的油气资源而研发的一项石油钻井新技术，在我国四川省等西部油气资源丰富却埋藏较深、岩石坚硬耐磨的地区具有广阔的应用前景。粒子冲击钻井是指在常规钻头旋转钻进机械破岩的同时，在钻井液中加入一定量的钢粒，并通过钻头喷嘴以高频射流形式冲击破碎岩石，起到辅助破岩目的，进而大幅度提高机械钻速，加快油气井投产。

目前为止，粒子冲击钻井技术作为近几年才提出的一项新技术，在国外也仅是进行了少量实验室和现场研究，国内更是停留在理论研究阶段。而国外研究证明该技术对于深井极硬岩层钻井速度的提高具有显著效果，这为解决当前我国面临的深井坚硬地层钻井速度慢的技术瓶颈提供了新的方法。

在粒子冲击钻井实施过程中，由于井深较深，若将钢粒子输送至井底需要地面泥浆泵和管路等设备承受非常高的管道循环压力（一般为数十兆帕左右），并且现有泥浆泵不能直接泵送含有钢粒子的钻井液，而需要专门的注入系统将粒子注入到钻井液中。因此，粒子注入系统与粒子回收系统、粒子钻头系统（PDI钻头）一道，作为粒子冲击钻井新技术的三大核心组成系统之一，直接影响着粒子注入的稳定性、均匀性，以及冲击破岩的效果。

粒子注入系统经历了两次较大的发展，较为理想的注入系统是利用高压密闭注入罐，底部连接粒子注入装置，在一定压力下(一般为三十兆帕左右)将钢粒注入到主管汇的钻井液中，经混合后随主管汇钻井液循环至井底钻头，实现粒子冲击破碎井底岩石，大幅提高机械钻速。

粒子注入罐属于较大型压力容器罐，顶部和底部分别留有进料口、出料口，而且底部为圆（锥）形，且上下存在压差阻力，很容易发生粒子出料口堵塞。由于粒子注入罐体积较大，且是高压密闭容器，倘若粒子和泥浆在出料口一旦发生堵塞，常规方法不能有效、及时治理，这不仅会妨碍粒子的正常注入，而且可能会影响整个钻井进度，更甚至使注入罐内压力急剧增大而诱发不安全事故。目前，类似的大型高压密闭容器在其它领域也有广泛应用，也遇到了同样的堵塞治理问题。常规储罐容器的堵塞解决方法有多种，但并不适用于此类压力容器：

例如，中国实用新型专利ZL200820158592.X公开了一种料仓防堵装置，该装置在出料口设置疏通拨杆，并与出料口外部的电液动推杆相连。当出料口出现堵塞时，启动电液动推杆，使疏通拨杆沿出料口来回运动，从而对出料口的堵塞起疏通作用，解除出料口堵塞现象。但由于高压密闭注入罐底部是密闭且直通高压管路，该专利中提到的疏通拨杆和电液动推杆不能在罐底部随意运动，因此不适于粒子注入罐的堵塞治理。

中国实用新型专利ZL200520095960.7公开了一种悬挂活振动式散装物料仓下料防堵装置，该装置主要由活振动斗体、振打电机和弹簧组件挂钩等组成。其中，活振动斗体处于悬挂自由状态，在振打电机等的共同作用下，可以在一定幅度内有效振动，以消除物料在粮仓内堆积造成的堵塞现象。但是粒子注入罐体是压力容器，工作压力最大达数十兆帕，所以工作状态下应尽量避免振动等外部强烈干扰，以免引起安全事故。因此，该技术也不适用于粒子注入罐的堵塞防治。

综上所述，现有的储罐容器出料口堵塞治理技术仅仅适用于非密封、无工作压力或压力较低的料仓，但对于诸如此类粒子钻井系统中高压密闭粒子注入罐的堵塞防治并不适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构合理，使用安全，可提高粒子注入速度，及解决高压粒子注入罐底部容易堵塞问题的负压射流式粒子冲击钻井注入装置。

本发明所述的负压射流式粒子冲击钻井注入装置，包括高压粒子注入罐，高压粒子注入罐顶部设置进料口，底部设置出料口，进料口一侧安装平衡压力射流管，平衡压力射流管一端设置射流防堵喷头，另一端置于主管汇顶部，射流防堵喷头位于高压粒子注入罐底部，出料口底部设置负压粒子注入管，负压粒子注入管一端设置喷嘴，喷嘴连通主管汇，主管汇底部设置调节管，调节管末端连通负压粒子注入管出口，调节管内设置调节阀。