一種粒子鉆井方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到油氣鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種粒子鉆井方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的鉆井方法是利用井底鉆頭的鉆壓和旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械破巖，達(dá)到鉆進(jìn)的目的，這種方式在遇到深部硬地層和強(qiáng)研磨地層時(shí)，僅依靠鉆頭的機(jī)械作用進(jìn)行破巖，泥漿的作用只是攜帶巖肩，無法實(shí)現(xiàn)水力加機(jī)械的聯(lián)合破巖效果，存在鉆速慢、周期長、成本高的問題。近年來，粒子沖擊鉆井技術(shù)作為一項(xiàng)革命性的提速技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用；粒子沖擊鉆井是一種通過將直徑1-3毫米的球形鋼粒注入井底，以輔助破碎深部硬地層和強(qiáng)研磨地層的鉆井技術(shù)。粒子沖擊鉆井效果的好壞，其中一個(gè)關(guān)鍵因子便是粒子注入裝置，現(xiàn)有技術(shù)的粒子注入裝置通常采用單高壓罐式注入結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入；且高壓罐重量和體積較大，運(yùn)輸不方便，高壓區(qū)覆蓋面廣，安全風(fēng)險(xiǎn)高；此外，還存在地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時(shí)長、費(fèi)用高的問題。因此亟需研制一種可實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入，且運(yùn)輸方便、安全性高的注入裝置，以滿足現(xiàn)場需求。
[0003]公開號為CN 203742449U，公開日為2014年07月30日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種粒子立式注入裝置，其特征在于:包括高壓容器，高壓容器的上部設(shè)置進(jìn)料管，底部設(shè)置出料管，出料管上設(shè)置傾斜出口，高壓容器內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置螺旋齒，旋轉(zhuǎn)軸和高壓容器的頂部和底部之間分別設(shè)置上密封體和下密封體，上密封體和旋轉(zhuǎn)軸之間、下密封體和旋轉(zhuǎn)軸之間均設(shè)置軸承，上下端的軸承外側(cè)分別設(shè)置上端蓋和下端蓋，上端蓋上軸向設(shè)置泄壓孔，旋轉(zhuǎn)軸底部通過聯(lián)軸器連接電機(jī)，電機(jī)通過支撐筋固定在支腿上，高壓容器固定在支腿上，傾斜出口連接高壓液動(dòng)閥，高壓液動(dòng)閥連接高壓三通。該專利文獻(xiàn)公開的粒子立式注入裝置，雖然可使粒子均勻下落，避免粒子在高壓容器底部堆積，但是，采用單高壓容器注入僅能粒子間斷性注入，無法實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入；采用的高壓容器重量和體積較大，造成地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時(shí)長、費(fèi)用高和運(yùn)輸不便，并且裝置高壓區(qū)覆蓋面大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。
[0004]公開號為CN 103195363A，公開日為2013年07月10日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種負(fù)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(shè)置進(jìn)料口，底部設(shè)置出料口，其特征在于:進(jìn)料口一側(cè)安裝平衡壓力射流管，平衡壓力射流管一端設(shè)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(shè)置負(fù)壓粒子注入管，負(fù)壓粒子注入管一端設(shè)置噴嘴，噴嘴連通主管匯，主管匯底部設(shè)置調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)管末端連通負(fù)壓粒子注入管出口，調(diào)節(jié)管內(nèi)設(shè)置調(diào)節(jié)閥。該專利文獻(xiàn)公開的負(fù)壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，采用自旋轉(zhuǎn)式射流防堵噴頭，對高壓粒子注入罐出料口實(shí)現(xiàn)全方位、多角度攪動(dòng)，能夠解決高壓粒子注入罐底部堵塞問題；但是，其采用單高壓容器注入僅能粒子間斷性注入，無法實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入；采用的高壓容器重量和體積較大，造成地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時(shí)長、費(fèi)用高和運(yùn)輸不便，并且裝置高壓區(qū)覆蓋面大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。
[0005]公開號為CN 102619468A，公開日為2012年08月01日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種粒子沖擊鉆井注入裝置，包括地面高壓主管線、分流管線、分流管線控制閥、鋼粒儲(chǔ)存罐、液動(dòng)(或手動(dòng))加料閥、儲(chǔ)存罐泄壓管線、儲(chǔ)存罐泄壓控制閥、鋼粒、螺旋推進(jìn)機(jī)、鋼粒注入控制閥及限流裝置，其特征在于:所述的限流裝置設(shè)置在分流管線之后，分流管線控制閥設(shè)置在地面高壓主管線和鋼粒儲(chǔ)存罐之間，儲(chǔ)存罐泄壓控制閥在鋼粒儲(chǔ)存罐與鉆井液池之間，所述的螺旋推進(jìn)機(jī)位于鋼粒儲(chǔ)存罐之下，鋼粒注入控制閥位于螺旋推進(jìn)機(jī)與地面高壓主管線之間。該專利文獻(xiàn)公開的粒子沖擊鉆井注入裝置，采用左、右兩套完全相同、各自獨(dú)立的注入裝置，通過交替重復(fù)使用，雖然也實(shí)現(xiàn)了粒子連續(xù)注入，但是，實(shí)際使用中，注入裝置中的螺旋推進(jìn)機(jī)內(nèi)的粒子易結(jié)塊，堵塞螺旋推進(jìn)機(jī)，導(dǎo)致其無法實(shí)現(xiàn)粒子的正常注入；采用的鋼粒儲(chǔ)存罐重量和體積較大，造成地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時(shí)長、費(fèi)用高和運(yùn)輸不便，并且裝置高壓區(qū)覆蓋面大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。
[0006]近年來，粒子鉆井的方法得到廣泛的應(yīng)用，粒子鉆井方法主要涉及到的裝置有注入裝置和回收裝置，其中回收裝置主要包括井隊(duì)振動(dòng)篩、射流混漿器、磁選機(jī)、振動(dòng)篩、巖肩儲(chǔ)存漏斗、泥漿罐和靜止儲(chǔ)罐。整個(gè)鉆井工作過程為:通過注入裝置將粒子和泥漿混合物注入到井內(nèi)進(jìn)行鉆井，從井內(nèi)返出的粒子、巖肩和泥漿混合物依次通過井隊(duì)振動(dòng)篩、射流混漿器和磁選機(jī)，磁選機(jī)將粒子從巖肩和泥漿混合物中分離出來，然后栗送至靜止儲(chǔ)罐內(nèi)備用，剩下的巖肩和泥漿混合物通過振動(dòng)篩篩選后，巖肩落入巖肩儲(chǔ)存漏斗內(nèi)，泥漿落入泥漿罐內(nèi)備用，至此完成了一次鉆井周期。
[0007]采用這種粒子鉆井方法，不僅回收裝置中的射流混漿器、振動(dòng)篩、巖肩儲(chǔ)存漏斗以及配套的低壓管線極易發(fā)生鉆井液泄漏，造成環(huán)境污染；而且存在設(shè)備多，安裝位置分散，安裝復(fù)雜，耗時(shí)較長，維護(hù)成本較高的缺點(diǎn)。
[0008]公開號為CN 102022078A，公開日為2011年04月20日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種新型的鉆井方法，其特征是:在鉆井栗的栗出管路上連接一套粒子注入系統(tǒng)，使要注入井內(nèi)的高壓泥漿中不斷地混入堅(jiān)硬的粒徑在2-8_范圍的粒子，其沿鉆柱下行直到鉆頭，在水眼處得以加速，以極高的速度沖擊巖石，從而達(dá)到機(jī)械與粒子沖擊聯(lián)合破巖的效果，提高堅(jiān)硬地層中的鉆進(jìn)速度，在井口泥漿返回管路中連接一套粒子分離系統(tǒng)，將金屬顆粒從井底返回的混合液中分離出來，重復(fù)循環(huán)利用。
[0009]該專利文獻(xiàn)公開的鉆井方法，為了能夠提高粒子注入效率，采用了兩套能分別單獨(dú)工作的注入裝置，但是該方法中涉及的設(shè)備繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝不便，不易操作；該方法中涉及的螺旋推進(jìn)機(jī)內(nèi)的粒子易結(jié)塊，堵塞螺旋推進(jìn)機(jī)，導(dǎo)致其無法實(shí)現(xiàn)粒子的正常注入；采用的注入裝置重量和體積較大，造成地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時(shí)長、費(fèi)用高和運(yùn)輸不便，并且裝置高壓區(qū)覆蓋面大，安全風(fēng)險(xiǎn)高；兩套注入裝置各自獨(dú)立，不能有機(jī)聯(lián)系在一起，增大了與粒子分離系統(tǒng)和粒子輸送系統(tǒng)相互間的配合難度，實(shí)質(zhì)上限制了粒子的鉆井效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種粒子鉆井方法，本發(fā)明將井內(nèi)返出的粒子、巖肩和泥漿混合物利用流體能量通過井口的出口裝置直接引流至磁選機(jī)內(nèi)，進(jìn)行粒子分離儲(chǔ)存，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中巖肩和泥漿直接栗至井隊(duì)振動(dòng)篩帶來的泥漿泄漏點(diǎn)多的問題，極大的降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。
[0011]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種粒子鉆井方法，包括粒子注入步驟和粒子回收步驟，其特征在于:
a、所述粒子注入步驟是指采用注入裝置將泥漿和粒子注入井內(nèi)；
b、所述粒子回收步驟是指從井內(nèi)返出的粒子、巖肩和泥漿混合物依靠流體能量通過鉆臺井口的出口裝置經(jīng)管線直接引流至回收裝置，再由回收裝置內(nèi)的磁選機(jī)將分離出來的粒子送入儲(chǔ)罐內(nèi)，巖肩和泥漿混合物送入泥漿罐內(nèi)；
c、將儲(chǔ)罐內(nèi)的粒子輸送至注入裝置，通過注入裝置注入到井內(nèi)再次鉆井，形成一個(gè)粒子沖擊鉆井循環(huán)。
[0012]所述粒子注入步驟中的粒子注入速度為0.5-10kg/s。
[0013]所述粒子注入步驟中的粒子注入壓力為5_55MPa。
[0014]所述儲(chǔ)罐為旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐，包括罐體、位于罐體內(nèi)的葉片、支撐架、篩桶和驅(qū)動(dòng)罐體旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，葉片和支撐架固定連接在罐體的內(nèi)壁上，篩桶通過支撐架與葉片連接。
[0015]所述注入裝置為雙注入栗連續(xù)注入裝置，包括通過高壓管線與鉆井立管連接的粒子混合料斗，粒子混合料斗內(nèi)設(shè)置有換向管，換向管上連接有驅(qū)動(dòng)換向管左右擺動(dòng)的擺動(dòng)液壓缸，粒子混合料斗上連接有第一輸送缸和第二輸送缸，換向管一端與高壓管線連通，另一端與第一輸送缸或第二輸送缸連通，粒子注入時(shí)，首先啟動(dòng)第一液壓缸、第二液壓缸和擺動(dòng)液壓缸，第一液壓缸進(jìn)入添注沖程，擺動(dòng)液壓缸將換向管擺動(dòng)到第二輸送缸處并連通，粒子和泥漿進(jìn)入第一輸送缸內(nèi)；同時(shí)第