[实用新型]钻井杆及脉冲等离子体钻机系统

说明书

技术领域

本实用新型属于油气勘探开发技术领域，具体涉及到一种用于岩石破碎从而实现钻井的脉冲等离子体钻机系统。

背景技术

随着全球油气需求的快速增长和陆上油气资源危机问题的日渐突出，海洋油气资源的勘探和开发变得至关重要。研制先进的钻井设备开发我国海洋领域巨大宝贵资源，是我国油气战略的迫切要求。

传统的钻井方法有机械钻孔法和常规爆破法。机械钻孔法利用钻具对岩石的冲击和剪切作用产生应力破坏，该方法有结构简单，操作方便，破碎岩石速度快等优点，但是在对硬岩破碎时钻具易磨损，能耗高。爆破法是利用物质发生化学反应释放出的化学能造成岩石的破碎，具有爆破速度快，操作简单等优点，但是存在破碎扰动大，有害化学物质产生，孔型不规整等缺点。

一些新兴的岩石钻井方法不断地开发出来。超声波法是利用高频率低振幅往复振动的钻具引起岩石的破碎，该方法只对脆性的岩石才有效。电子束破法是利用高能电子束的热作用达到岩石破碎的目的，但高能电子束加速器价格昂贵，使用不是很方便。空化水射流法是利用气泡溃灭产生的冲击力和高压水头的冲击力破碎岩石，具有安全、清洁和高效等特点，但对喷嘴的要求和设备的工艺要求较高。

利用脉冲等离子体实现快速岩石快速钻井是近年来开发的一种技术。在百纳秒上升沿的高压短脉冲作用下，岩石的电击穿场强小于水和变压器油的电击穿场强。以水或变压器油为绝缘介质，在岩石的表面放置一对或多对高接地电极，在加载高压脉冲后，可以实现岩石的有效击穿。目前俄罗斯、欧共体、日本和美国等国家和地区都对该技术进行了研究和开发。2007年3月成立的Badger Plasma Technology 是一家专门开发和经营脉冲等离子体钻井技术的公司。现有已开发出的脉冲等离子体钻井技术中，钻机结构可钻性差，不能够实现深度的钻井。以MacGregor等的美国专利文献US2005/0140688A1为例，钻机的进水管和出水管固定在钻头电极上，利用钻头电极连接件将钻头电极和高压脉冲传输线连接在一起并利用钻头电极连接件的重力使钻头电极与岩石保持接触。该类装置无钻头电极的进钻校正装置，仅靠钻头电极连接件的重力并不能保证钻头电极能够竖直下钻，在有外界扰动的情况下，钻头电极可能会偏离竖直方向，一旦出现这种情况，钻头电极将出现“卡死”的情况而不能正常工作。由于进水管和出水管没有支撑结构，当钻井到达一定深度时，水管因重力作用而坍塌，钻机不能够持续地工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用高压脉冲放电破碎岩石实现快速钻井的钻井杆和脉冲等离子体钻机系统。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案如下：

本实用新型钻井杆包括至少一个钻井杆单元，每个钻井杆单元包括至少两个开合式支撑环和连接杆，所述支撑环设有电缆通孔、排水管通孔和连接杆通孔，通过贯穿相邻两个支撑环的对应连接杆通孔的所述连接杆而将相邻的两个支撑环固定连接在一起；各钻井杆单元依次连接，且相邻两个钻井杆单元的相邻的两个支撑环固定连接。