[发明专利]粒子冲击钻井地面综合实验装置

说明书

本发明公开了一种粒子冲击钻井地面综合实验装置，属于石油工程钻井领域，包括底座，底座上设置有高压釜和前后平移部件，前后平移部件上设置有左右平移部件，左右平移部件上设置有升降部件，升降部件上设置有旋转驱动部件和顶部框架，旋转驱动部件上连接有喷嘴，喷嘴伸入高压釜内，左右平移部件、升降部件和旋转驱动部件在前后平移部件的作用下沿Z轴方向作往复运动，升降部件和旋转驱动部件在左右平移部件的作用下沿X轴方向作往复运动，旋转驱动部件在升降部件的作用下沿Y轴方向作往复运动。本发明能够在围压条件下测试单个或多个喷嘴的破岩性能，测试环境接近井下真实环境，能基本替代现场测试，节省大量成本与作业时间。

技术领域

本发明涉及到石油工程钻井技术领域，尤其涉及一种粒子冲击钻井地面综合实验装置。

背景技术

我国的主要产油区已经陆续进入开发中后期阶段，浅层油气资源不断枯竭，稳产难度大，国内剩余油气资源40%以上分布在深层，近几年发现的11个大型油气田中，深层占8个。因此，为满足不断增长的能源需求，深层油气资源的勘探开发进程日益加快。开发深层油气资源时经常遇到硬地层和强研磨性地层，常规的油气钻井方式面临“钻速慢、周期长、成本高”的瓶颈难题。粒子冲击钻井技术的出现为突破深井硬地层和强研磨性地层面临的技术瓶颈带来了曙光。

粒子冲击钻井是将2%至5%的钢质粒子随钻井液注入井下，在射流作用下以超过1000万次/分钟的高频率和大于100米/秒的高速撞击岩石，配合钻头切屑齿进行破岩钻进的一项前瞻性钻井新技术，使用粒子冲击钻井技术在硬地层钻进一口井可节省1/3左右的钻井时间。但由于粒子冲击钻井技术在国内尚处于起步阶段，粒子射流喷嘴的破岩效果和粒子冲击钻头的综合破岩效果没有成例可循，目前国内往往采用现场试验的方式来测试粒子射流喷嘴与粒子冲击钻头的破岩性能，存在成本高、风险大且破岩之后的井眼形态无法直接观察分析的缺陷。

公开号为CN 205445473U，公开日为2016年08月10日的中国专利文献公开了一种钢粒射流冲击破岩的综合实验装置，其特征是：包括储水罐、1#蝶阀、高压泵入口管线、高压泵、高压管线、高压管线压力表、1#高压球罐、2#高压球罐、1#螺旋输送装置、2#螺旋输送装置、1#高压阀、2#高压阀、3#高压阀、4#高压阀、5#高压阀、6#高压阀、高压实验井筒入口管线、高压实验井筒压力表、试验架、高压实验井筒、岩石、调压喷嘴、高压实验井筒出口管线、砂浆泵入口管线、2#常压蝶阀、射吸漏斗、砂浆泵、1#高压转低压阀门、2#高压转低压阀门、常压溢流管线、3#高压转低压阀门、4#高压转低压阀门、液压工作站、液压管线、质量流量计、支撑面、高压分流阀；储水罐为长方体储罐，储水罐各出口均安装有过滤装置；高压泵通过高压泵入口管线与储水罐连接，高压泵入口管线安装有1#蝶阀，可控制高压泵进水；高压泵泵出高压水后，通过高压管线输送至1#高压球罐底部的1#螺旋输送装置，高压管线由1#高压阀、2#高压阀、3#高压阀、4#高压阀、5#高压阀、6#高压阀控制，高压管线压力由高压管线压力表测量；1#高压球罐、2#高压球罐为球形高压罐，由T型支撑腿支撑；1#高压球罐、2#高压球罐下部出料口分别连接1#螺旋输送装置、2#螺旋输送装置；1#螺旋输送装置、2#螺旋输送装置由五星液压马达驱动，动力来自液压工作站；1#螺旋输送装置、2#螺旋输送装置的螺杆在五星液压马达驱动下旋转，将1#高压球罐、2#高压球罐的粒子旋转到高压管线中，钢粒和高压泵泵出的水混合，形成钢粒和高压水的混合液，混合液的流量、钢粒的浓度通过质量流量计测量；混合液继续通过高压实验井筒入口管线，达到高压实验井筒中，高压实验井筒由实验架固定，高压实验井筒的入口压力由高压实验井筒压力表测量；混合液进入高压实验井筒中，依次通过高压钢管、调节接头，最终从高压喷嘴喷出，形成钢粒射流，钢粒射流冲击到岩石上，完成钢粒射流破岩过程；高压实验井筒的上部连接调压喷嘴，通过调节调压喷嘴的内径，可以调节高压实验井筒内的压力，即可以调节系统的围压；流体从调压喷嘴流出后，通过高压实验井筒出口管线输送至储水罐中。