活塞式粒子连续注入系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种活塞式粒子连续注入系统，属于石油钻井工程技术领域。
【背景技术】
[0002]粒子冲击钻井技术是提高深井、超深井及硬地层钻井速度的有效途径之一，粒子注入装置是将钢质粒子以一定的速率，连续地注入到高压钻井液中，是粒子冲击钻井技术实现的如提和关键。
[0003]目前，国内外已有的粒子注入装置尚不能真正的实现粒子的稳定、均匀、连续注入。负压引射式粒子注入系统存在压力不稳定、注入不均匀等缺点；螺旋挤压式粒子注入系统密封性较差，且磨损严重，因而限制了其推广应用；旋叶式粒子注入系统存在旋叶易损坏、发热较多等缺点。上述局面严重制约了粒子冲击钻井技术的工业化进程，粒子注入装置存在的冋题急需解决。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种结构合理、使用安全可靠，真正实现粒子连续注入的目的的活塞式粒子连续注入系统。
[0005]本发明所述的活塞式粒子连续注入系统，包括曲柄连杆装置、活塞装置、动力装置和入料装置，曲柄连杆装置包括曲柄和转轴，曲柄一端套装在转轴上，另一端连接活塞装置，转轴连接动力装置，活塞装置包括活塞缸，活塞缸内设置活塞，活塞连接活塞杆，活塞杆连接曲柄，活塞缸末端连接入料装置，入料装置与钻井液高压主管汇连通。
[0006]粒子与钻井液的混浆加入到入料装置，粒子被活塞吸入到活塞缸中，当活塞完成回收运动之后，在曲柄旋转的带动下做推进运动，从而将粒子注入到钻井液高压主管汇。本系统可采用两套曲柄连杆装置和活塞装置，两套装置同时运行，交替工作，即一套装置吸收粒子的同时，另一套装置注入粒子，吸收完粒子后立刻注入粒子，另一套装置注入粒子结束后立刻吸收粒子，从而实现粒子注入的连续性。
[0007]转轴与动力装置连接，从而获得动力并通过转轴旋转带动曲柄旋转；所述的曲柄通过旋转带动活塞杆做往复运动；活塞缸是在粒子的吸入和注入过程中储存粒子的装置；所述的活塞是注入粒子的最直接装置，活塞在活塞杆的带动下做往复直线运动，从而将粒子从入料装置中吸入到活塞缸，并注入到钻井液高压主管汇中。
[0008]所述的入料装置包括料斗，料斗底部设置粒子管汇，粒子管汇上通过连接管分别连通常压管汇，常压管汇一端分别与活塞缸连通，另一端分别与钻井液高压主管汇连通，粒子管汇底部为粒子排放口。
[0009]所述的钻井液高压主管汇上设置第一截止阀和第二截止阀，连接管上设置第三截止阀，常压管汇上设置第一单向阀和第二单向阀，第一截止阀位于连接管和料斗之间，第二截止阀位于连接管下方，第三截止阀位于粒子管汇和常压管汇之间，第一单向阀位于活塞缸与连接管之间，第二单向阀位于连接管与钻井液高压主管汇之间。截止阀通过自身的开启和关闭控制钻井液和粒子的流动；所述的单向阀控制钻井液和粒子流动的方向，防止粒子发生回流。
[0010]所述的钻井液高压主管汇的入口端连接钻井液栗，钻井液栗连接钻井液池。
[0011]所述的动力装置设置为电机，电机与转轴之间设置减速箱。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]采用两套相同的曲柄连杆装置和活塞装置，两套装置同时运行，交替工作，在不改变高压主管汇压力的条件下，管汇中始终保持有固定浓度的粒子，真正的实现粒子连续注入，可长时间连续工作，提高工作效率；同时，该系统也减少了高压作业区的范围。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图2是曲柄连杆装置和活塞装置的结构示意图。
[0016]图3是活塞装置的结构示意图。
[0017]图4是入料装置的结构示意图。
[0018]图中:1、电机2、钻井液池3、钻井液栗4、料斗5、支架6、粒子管汇7、钻井液高压主管汇8、活塞缸9、曲柄10、转轴11、减速箱12、活塞杆13、活塞14、第一截止阀15、第二单向阀16、第二截止阀17、第一单向阀18、第三截止阀19、连接管20、常压管汇。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步描述:
[0020]如图1?图4所示，本发明所述的活塞式粒子连续注入系统，包括曲柄连杆装置、活塞装置、动力装置和入料装置，曲柄连杆装置包括曲柄9和转轴10，曲柄9 一端套装在转轴10上，另一端连接活塞装置，转轴10连接动力装置，活塞装置包括活塞缸8，活塞缸8内设置活塞13，活塞13连接活塞杆12，活塞杆12连接曲柄9，活塞缸8末端连接入料装置，入料装置与钻井液高压主管汇7连通。入料装置包括料斗4，料斗4通过支架5支撑，料斗4底部设置粒子管汇6，粒子管汇6上通过连接管19分别连通常压管汇20，常压管汇20 —端分别与活塞缸8连通，另一端分别与钻井液高压主管汇7连通，粒子管汇6底部为粒子排放口。钻井液高压主管汇7上设置第一截止阀14和第二截止阀16，连接管19上设置第三截止阀18，常压管汇20上设置第一单向阀17和第二单向阀15，第一截止阀14位于连接管19和料斗4之间，第二截止阀16位于连接管19下方，第三截止阀18位于粒子管汇6和常压管汇20之间，第一单向阀17位于活塞缸8与连接管19之间，第二单向阀15位于连接管19与钻井液高压主管汇7之间。钻井液高压主管汇7的入口端连接钻井液栗3，钻井液栗3连接钻井液池2。动力装置设置为电机1，电机1与转轴10之间设置减速箱11。
[0021]粒子与钻井液的混浆加入到入料装置，粒子被活塞13吸入到活塞缸8中，当活塞13完成回收运动之后，在曲柄9旋转的带动下做推进运动，从而将粒子注入到钻井液高压主管汇7。本系统可采用两套曲柄连杆装置和活塞装置，两套装置同时运行，交替工作，即一套装置吸收粒子的同时，另一套装置注入粒子，吸收完粒子后立刻注入粒子，另一套装置注入粒子结束后立刻吸收粒子，从而实现粒子注入的连续性。
[0022]具体的操作步骤是:
[0023]第一步:将粒子加入到料斗4中，备用；
[0024]第二步:开启钻井液栗3，将钻井液池2中的钻井液输送到钻井液高压主管汇7中，使压力稳定；
[0025]第三步:当钻井液高压主管汇7压力稳定之后，开启第一截止阀14、第三截止阀18，使粒子从料斗4中分别流经第一单向阀17进入常压管汇20 ;
[0026]第四步:开启电机1，通过转轴10带动曲柄9做旋转运动，刚开始工作时，曲柄9通过活塞杆12带动活塞13做回收运动，吸入粒子；曲柄9通过活塞杆12带动活塞13做推进运动注入粒子；两套装置完成各自的吸收和注入交替工作，实现连续注入；
[0027]通过上述4个流程，便可实现连续、均匀地将粒子注入到钻井液高压主管汇7中，注入井筒。
【主权项】
1.一种活塞式粒子连续注入系统，其特征在于:包括曲柄连杆装置、活塞装置、动力装置和入料装置，曲柄连杆装置包括曲柄(9)和转轴(10)，曲柄(9) 一端套装在转轴(10)上，另一端连接活塞装置，转轴(10)连接动力装置，活塞装置包括活塞缸(8)，活塞缸(8)内设置活塞(13)，活塞(13)连接活塞杆(12)，活塞杆(12)连接曲柄(9)，活塞缸⑶末端连接入料装置，入料装置与钻井液高压主管汇(7)连通。2.根据权利要求1所述的活塞式粒子连续注入系统，其特征在于:入料装置包括料斗(4)，料斗(4)底部设置粒子管汇￠)，粒子管汇(6)上通过连接管(19)分别连通常压管汇(20)，常压管汇(20) —端分别与活塞缸(8)连通，另一端分别与钻井液高压主管汇(7)连通，粒子管汇(6)底部为粒子排放口。3.根据权利要求2所述的活塞式粒子连续注入系统，其特征在于:钻井液高压主管汇(7)上设置第一截止阀(14)和第二截止阀(16)，连接管(19)上设置第三截止阀(18)，常压管汇(20)上设置第一单向阀(17)和第二单向阀(15)，第一截止阀(14)位于连接管(19)和料斗(4)之间，第二截止阀(16)位于连接管(19)下方，第三截止阀(18)位于粒子管汇(6)和常压管汇(20)之间，第一单向阀(17)位于活塞缸(8)与连接管(19)之间，第二单向阀(15)位于连接管(19)与钻井液高压主管汇(7)之间。4.根据权利要求1所述的活塞式粒子连续注入系统，其特征在于:钻井液高压主管汇(7)的入口端设有钻井液栗(3)，钻井液栗(3)连接钻井液池(2)。5.根据权利要求1所述的活塞式粒子连续注入系统，其特征在于:动力装置设置为电机(1)，电机(1)与转轴(10)之间设置减速箱(11)。
【专利摘要】本发明属于石油钻井工程技术领域，特别涉及一种活塞式粒子连续注入系统，包括曲柄连杆装置、活塞装置、动力装置和入料装置，曲柄连杆装置包括曲柄和转轴，曲柄一端套装在转轴上，另一端连接活塞装置，转轴连接动力装置，活塞装置包括活塞缸，活塞缸内设置活塞，活塞连接活塞杆，活塞杆连接曲柄，活塞缸末端连接入料装置，入料装置与钻井液高压主管汇连通。本发明采用两套相同的曲柄连杆装置和活塞装置，两套装置同时运行，交替工作，在不改变高压主管汇压力的条件下，管汇中始终保持有固定浓度的粒子，真正的实现粒子连续注入，可长时间连续工作，提高工作效率；同时，该系统也减少了高压作业区的范围。
【IPC分类】E21B7/16
【公开号】CN105239927
【申请号】CN201510712264
【发明人】王瑞和, 郑飞, 王方祥
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月28日