含有固相磨粒的高压射流钻井系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种含有固相磨粒的高压射流钻井系统，包括高压喷射系统、钻井管柱、钻头和钻井液净化系统，所述高压喷射系统将含有固相磨粒的钻井液注入钻井管住内，钻井液通过钻头向上返出井口，返出井口的钻井液通过钻井液净化系统中的固控设备将钻井液中的固体物质分离出，通过污水处理装置将钻井液净化处理达到环境保护要求。本发明的含有固相磨粒的高压射流钻井系统，利用磨粒流在钻井管柱与井壁之间的环空间隙上返流动，冲蚀磨削井壁泥饼、井下落物，能够解除钻井管柱和井壁之间的各类卡钻事故，该钻井系统还能够扩大井眼和使井壁光滑，提高井眼质量。
【专利说明】含有固相磨粒的高压射流钻井系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油、天然气资源勘探开发钻井工程技术，具体的讲是涉及一种含有固相磨粒的高压射流钻井系统。
【背景技术】
[0002]卡钻是石油、天然气资源勘探开发钻井过程中常见的井下事故，就是钻头或钻具在井眼内卡住不能起下和转动的现象。在钻井作业中，下落的钻屑、地层的膨胀缩径、井下落物、压差和其它原因都可能引起钻头或钻柱被卡。
[0003]常用处理卡钻的方法有强力活动钻具、震击解卡和浸泡解卡剂解卡。在常规解卡方法只能处理较为轻微的卡钻事故，若遇严重卡钻事故，采取爆炸松扣、套铣的方式处理卡钻事故。在深井中发生严重卡钻事故，爆炸松扣后开窗侧钻，将加长钻井周期，增加成本。在浅井中发生严重卡钻事故，会造成整井报废。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供含有固相磨粒的高压射流钻井系统，利用磨粒流在钻井管柱与井壁之间的环空间隙上返流动，冲蚀磨削井壁泥饼、岩石掉块，能够解除钻井管柱和井壁之间的各类卡钻事故，还能够扩大井眼和使井壁光滑，提高井眼质量。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:本发明的含有固相磨粒的高压射流钻井系统，包括高压喷射系统、钻井管柱、钻头和钻井液净化系统，其特征在于:高压喷射系统包括钻井液池、配液池和高压泵，钻井液池依次通过泥浆泵和单向阀与配液池连通，配液池上方设置用于往钻井液注入磨粒的加料器，该加料器末端设置有用于控制磨粒注入速度的控制器，在配液池内设置有检测钻井液中磨粒浓度的浓度计和检测钻井液含量的液位计以及用于将磨粒和钻井液混合的搅拌器，在配液池外侧安装有用于将钻井液高压泵入钻井管柱内的高压泵。
[0006]所述钻井管柱下端连接有钻头。含有固相磨粒的钻井液通过钻井管柱从钻头的水眼喷射出，达到井底并往上返，上返的钻井液快速通过钻井管柱与井壁的环空间隙，使钻井液形成一种具有一定冲蚀能力的磨粒流，冲蚀磨削粘附在井壁的岩屑和泥饼。因此含有固相磨粒的钻井液形成的磨粒流能够扩大井眼直径，解决粘附卡钻和井眼缩径卡钻问题。同时该磨粒流还能冲蚀磨削卡在井壁与钻井管柱之间的落物(如岩层掉块)，磨粒流具有较强的磨削作用，能够将落物的尺寸磨小，通过旋转和短提钻井管柱，使落物松动并被磨粒流带出井口，达到解决掉块卡钻问题。
[0007]所述钻井液净化系统包括固控设备和污水处理装置，固控设备与钻井管柱和井壁之间的环空间隙接通，污水处理装置和固控设备相连。通过环空间隙上返出的钻井液中含有大量岩屑、磨粒及其它固相成分，使用固控设备将固体物质分离出钻井液，再使用污水处理装置将钻井液作出净化处理，达到环境保护的要求。
[0008]所述污水处理装置与钻井液池相连，经过污水处理装置净化处理后的钻井液可以注入钻井液池，循环利用。
[0009]所述污水处理装置与配液池相连，经过污水处理装置净化处理后的钻井液可以注入配液池，循环利用。
[0010]所述污水处理装置与自然界相连，经过污水处理装置净化处理后的钻井液，达到环境保护要求，可以直接排放到自然界中。
[0011]在上述技术方案中，本发明的含有固相磨粒的高压射流钻井系统有益效果是:
1.含有固相磨粒的钻井液形成的磨粒流，冲蚀磨削粘附在井壁的岩屑，起到扩大井眼和使井壁光滑，提高井眼质量的作用，并同时解决粘附卡钻、缩径卡钻的问题；
2.含有固相磨粒的钻井液形成的磨粒流，在扩大井眼的同时，还能冲蚀磨削卡在井壁与钻井管柱之间的落物(如岩层掉块)，解决掉块卡钻问题；
3.钻井液经过污水处理装置，达到环境保护的要求，经过净化处理后的钻井液可以循环使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明第一种实施方式的系统图。
[0013]图2是本发明第二种实施方式的系统图。
[0014]图3是本发明第三种实施方式的系统图。
[0015]图中标记:101-高压喷射系统、102-钻井管柱、103-钻头、104-钻井液净化系统、1-钻井液池、2-钻井液、3-泥浆泵、4-单向阀、5-浓度计、6-加料器、7-控制器、8-磨粒、9-配液池、10-搅拌器、11-液位计、12-高压泵、13-环空间隙、14-固控设备、15-污水处理
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【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
[0017]图1所示的是本发明第一种实施方式的系统，该系统包括高压喷射系统101、钻井管柱102、钻头103和钻井液净化系统104，所述高压喷射系统101在使用时，通过泥浆泵3将钻井液池I中的钻井液2泵入配液池9内，为了防止配液池9内的钻井液2回流，在泥浆泵2的出口处设置了一个单项阀4。为了控制和监测钻井液2中的磨粒8的含量，在加料器6下方设置了一个能够控制磨粒8加入速度的控制器7，并在配液池9内设置了浓度计5和液位计11。在配液池9内设置了一个搅拌器10，能够把磨粒8与钻井液2均匀的混合在一起。最后将配液池9内含有固相磨粒8的钻井液2通过高压泵12泵入钻井管柱102内。
[0018]钻井液2通过钻井管柱102下方的钻头103上返进入钻井管柱102与井壁之间的环空间隙13，形成磨粒流。利用磨粒流环空间隙13上返流动，冲蚀磨削井壁泥饼、岩层掉块，能够解除钻井管住和井壁之间的各类卡钻事故，还能够扩大井眼和使井壁光滑，提高井眼质量。
[0019]钻井液2继续上返至井口进入固控设备14中处理，将钻井液2中的固相物质分离出钻井液。将分离出固相物质的钻井液2注入污水处理装置15，该污水处理装置15将钻井液2做净化处理后可以注入钻井液池I再次循环使用。
[0020]如图2所示的是本发明第二种实施方式的系统，将经过污水处理装置15净化处理后的钻井液2注入配液池9，再次进行循环使用。
[0021]如图3所示的是本发明第三种实施方式的系统，经过污水处理装置15净化处理后的钻井液2达到环境保护要求后，可以直接排放到自然界中。
[0022]在使用本发明所述的钻井系统进行卡钻事故处理时，需要调节加料器6下方的控制器7，用于调整钻井液2中的磨粒8的浓度，以适应不同类型的卡钻事故。在卡钻事故处理完成后，进行正常钻进使，需关闭控制器7，停止往配液池9注入磨粒8，固控设备14清除固相物质后，钻井液2中不含具有磨削作用的磨粒8，可以有效地防止磨粒流对钻井管柱和钻头造成破坏性磨损。
[0023]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.含有固相磨粒的高压射流钻井系统，包括高压喷射系统(101)、钻井管柱(102)、钻头(103)和钻井液净化系统(104)，其特征在于，高压喷射系统(101)包括钻井液池(I )、配液池(9)和高压泵(12)，钻井液池(I)依次通过泥浆泵(3)和单向阀(4)与配液池(9)连通，配液池(9)上方设置有用于往钻井液(2)注入磨粒(8)的加料器(6)，该加料器(6)末端设置有用于控制磨粒(8 )注入速度的控制器(7 )，在配液池(9 )内设置有检测钻井液中磨粒(8)浓度的浓度计(5)和检测钻井液含量的液位计(11)以及用于将磨粒(8)和钻井液(2)混合的搅拌器(10)，在配液池(9)外侧安装有用于将钻井液(2)高压泵入钻井管柱(102)内的高压泵(12)。
2.根据权利要求1所述的含有固相磨粒的高压射流钻井系统，其特征在于:钻井管柱(102)下端连接有钻头(103)。
3.根据权利要求1所述的含有固相磨粒的高压射流钻井系统，其特征在于:钻井液净化系统(104)包括固控设备(14)和污水处理装置(15),固控设备(14)与钻井管柱(102)和井壁之间的环空间隙(13)接通，污水处理装置(15)与固控设备(14)相连。
4.根据权利要求3所述的含有固相磨粒的高压射流钻井系统，其特征在于:所述污水处理装置(15)与钻井液池(I)相连，经过污水处理装置(15)净化处理后的钻井液(2)注入钻井液池(I )。
5.根据权利要求3所述的含有固相磨粒的高压射流钻井系统，其特征在于:所述污水处理装置(15)与配液池(9)相连，经过污水处理装置(15)净化处理后的钻井液(2)注入配液池(9)。
6.根据权利要求3所述的含有固相磨粒的高压射流钻井系统，其特征在于:所述污水处理装置(15 )与自然界相连，经过污水处理装置(15 )净化处理后的钻井液(2 )排放到自然界中。
【文档编号】E21B31/03GK104358517SQ201410667013
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】陈元, 李海欣, 胡一希, 方进珠 申请人:陈元, 李海欣, 胡一希, 方进珠