[发明专利]一种适用于钻井的环保粒子循环系统

说明书

本发明公开了一种适用于钻井的环保粒子循环系统，属于油气钻井工程技术领域，包括渣浆泵、螺杆输送机和粒子混合料斗，粒子混合料斗内设置有换向管，换向管上连接有摆动液压缸，粒子混合料斗上连接有第一输送缸和第二输送缸，换向管一端与高压管线连通，另一端与第一输送缸或第二输送缸连通，渣浆泵和螺杆输送机分别与粒子混合料斗连通，回收装置包括磁选机、井队振动筛、旋转储罐和砂浆泵，磁选机下方连接有泥浆罐，泥浆罐与砂浆泵连接，砂浆泵与井队振动筛连接，磁选机上连接有水平输送机，水平输送机与旋转储罐连接，旋转储罐与渣浆泵连接。本发明能保证粒子注入的连续性，提高粒子冲击钻井效率，且能减少泥浆泄漏点，降低环境污染。

技术领域

本发明涉及到油气钻井工程技术领域，尤其涉及一种适用于钻井的环保粒子循环系统。

背景技术

目前常规的钻井技术是利用井底钻头的钻压和旋转实现机械破岩，达到钻进的目的，钻台上设置有旋转控制头，这种方式在遇到深部硬地层和强研磨地层时，仅依靠钻头的机械作用进行破岩，泥浆的作用只是携带岩屑，无法实现水力加机械的联合破岩效果，存在钻速慢、周期长、成本高的问题。

近年来，粒子冲击钻井技术作为一项革命性的提速技术，得到了广泛的应用；粒子冲击钻井是一种通过将直径1-3毫米的球形钢粒注入井底，以辅助破碎深部硬地层和强研磨地层的钻井技术。现有技术的粒子冲击钻井系统粒子循环路径为：井内返出的粒子、岩屑和泥浆混合物依次通过井队振动筛和粒子冲击钻井系统射流混浆器、磁选机、振动筛、岩屑储存漏斗等，将返出的粒子从岩屑和泥浆混合物中分离并储存于粒子储存罐内，再通过注入装置注入井内，形成钻井循环。现有技术的粒子冲击钻井系统粒子循环路径存在的问题是：泥浆泄漏点多，易造成环境污染；岩屑需人工处理，劳动强度大；设备多、安装位置分散，安装复杂、耗时长。

粒子冲击钻井效果的好坏，其中一个关键因子便是粒子注入装置，现有技术的粒子注入装置通常采用单高压罐式注入结构，无法实现粒子连续注入；且高压罐质量和体积较大，运输不方便，高压区覆盖面广，安全风险高；此外，还存在地面单位面积承压大，需通过水泥固化加强地基，耗时长、费用高的问题。

公开号为CN201627534U，公开日为20101110的中国专利文献公开了一种粒子冲击钻井装置，其特征是：该装置主要由粒子注入系统、粒子分离系统、粒子输送系统和粒子存储处理系统组成；钻井泵泵出的泥浆管路中连接有所述的粒子注入系统，泥浆返回管路中连接有所述的粒子分离系统。

该专利文献公开的粒子冲击钻井装置，从井底返回的带有钢颗粒的泥浆通过高架管和振动筛流入管直接进入振动筛，筛分后的泥浆及大的岩屑通过振动筛流出管送至原振动筛进行进一步处理，整个过程中存在泥浆泄漏点多的问题，极易造成环境污染。

公开号为CN 203742449U，公开日为2014年07月30日的中国专利文献公开了一种粒子立式注入装置，其特征在于：包括高压容器，高压容器的上部设置进料管，底部设置出料管，出料管上设置倾斜出口，高压容器内设置旋转轴，旋转轴上设置螺旋齿，旋转轴和高压容器的顶部和底部之间分别设置上密封体和下密封体，上密封体和旋转轴之间、下密封体和旋转轴之间均设置轴承，上下端的轴承外侧分别设置上端盖和下端盖，上端盖上轴向设置泄压孔，旋转轴底部通过联轴器连接电机，电机通过支撑筋固定在支腿上，高压容器固定在支腿上，倾斜出口连接高压液动阀，高压液动阀连接高压三通。

该专利文献公开的粒子立式注入装置，虽然可使粒子均匀下落，避免粒子在高压容器底部堆积，但是，无法实现粒子连续注入，钻井速度相当有限；采用的高压容器质量和体积较大，造成地面单位面积承压大，需通过水泥固化加强地基，耗时长、费用高。