[实用新型]一种粒子冲击钻井装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种粒子冲击钻井装置。

背景技术

传统的钻井工艺需要通过对钻头施加一定的压力，从而使钻头“吃入”岩石，在钻 头的转动下，通过其切削齿采用刮削、研磨等形式进行破岩，同时通过钻井液进行钻头的冷 却，并携带岩屑上返，达到钻进的目的。

但是，随着油田勘探开发需求的不断发展，钻井层位逐渐转向深部储层，该地层具 有地层硬，可钻级值高的特点，采用钻头吃入-切削-研磨的方式，很难实现快速钻进的目 的，导致钻进速度慢，钻井周期长，而为了使钻头齿能顺利“吃入”地层，提高钻速，往往采用 增加钻压的方式，进而造成钻头严重磨损，需要进行钻头的更换，同时也造成钻具的疲劳损 伤，极大的增加了钻井成本，制约了石油勘探的发展。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的传统钻井工艺在深部 硬地层中无法有效钻进导致钻进周期长、成本高的问题，而提供一种粒子冲击钻井装置，该 粒子冲击钻井装置，具有地层越硬钻速越快的特点，并且不需要施加钻压，能有效保护钻 头，缓解钻具疲劳，提高井下钻具的使用效率，缩短钻井周期，成本低。

本实用新型解决其问题可通过如下技术方案来达到：该粒子冲击钻井装置，包括 井筒、钻头，所述钻头上部连接钻具，所述钻头与钻具置于井筒内部，所述钻头与钻具内部 钻井液中添加有金属粒子；所述钻头的切削齿刮削井筒。

本实用新型与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该粒子冲击钻井装置， 通过金属粒子的高速喷射，冲击地层岩石，产生的剪应力和切应力大于岩石的抗剪和抗切 应力，达到破碎岩石的目的。同时，该装置在应用中基本不需要钻压和扭矩，能有效保护钻 头和钻具，缓解井下钻具的疲劳和磨损，实现硬地层的快速钻进，节约钻井时间，提高钻进 效率。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1—钻具；2—金属粒子；3—井筒；4—钻头。

具体实施方式：

下面结合附图将对本实用新型作进一步说明：

如附图1所示，该粒子冲击钻井装置，包括井筒3、钻头4，所述钻头4上部连接钻具 1，所述钻头4与钻具1置于井筒3内部，所述钻头4与钻具1内部钻井液中添加有金属粒子2。

粒子冲击钻井技术是利用金属粒子的冲击作用破碎岩石，利用钻头的切削修整井 壁，然后金属粒子随钻井液返出地面进行回收处理的一项技术。

该技术是在钻井液中添加一定量的金属粒子，在钻井过程中，金属粒子随钻井液 通过钻具到达钻头，通过钻头水眼后，进行加速，从而以极快的喷射速度射向地层，使金属 粒子的冲击在岩石内部产生的拉应力和剪应力大于岩石的抗拉和抗剪强度，岩石内部开始 产生裂纹，随着裂纹的逐渐扩展，岩石开始出现破碎，由于金属粒子以极高的频率排出，其 覆盖面积能基本满足整个井底的破岩需求，因此，使井底岩石大面积的破碎，实现钻进。同 时，在钻进中，通过钻头的切削齿进行刮削，修整井筒。

在冲击地层完毕后，金属粒子从岩石中弹出，利用钻井液的流动性携带返出，通过 地面的设备进行回收处理，实现金属粒子的循环利用。