[发明专利]一种高温磨料射流钻井系统及钻井方法

权利要求书

1.一种高温磨料射流钻井系统，其特征在于包括以下部分：

连续油管(3)、微波发生装置(2)、波导管(4)、微波天线(6)、加热腔(9)、温度传感器(7)、压力传感器(8)、高温磨料射流装置(10)、地面泵组(1)；

其中，

地面泵组(1)通过连续油管(3)与加热腔(9)相连，加热腔(9)末端连接高温磨料射流装置(10)；

加热腔(9)内设置有微波天线(6)，温度传感器(7)和压力传感器(8)；

微波发生装置(2)通过波导管(4)与微波天线(6)相连；

所述的高温磨料射流钻井系统的钻井方法，包括以下步骤：

a)通井、洗井；

b)连接各个部件；

c)开启地面泵组(1)，通过连续油管(3)将钻井液泵入加热腔中(9)；

d)开启微波发生装置(2)，微波天线(6)辐射加热钻井液，通过加热腔(9)中的温度传感器(7)和压力传感器(8)监控加热腔(9)内温度和压力；

e)从高温磨料射流装置(10)的喷嘴(11)喷出高温磨料射流，岩石逐渐破裂，破碎后的岩屑被水携带出井筒；

f)钻至目标层位后，关闭地面泵组，完成施工；

其中，

所述钻井液包含水、微波强吸收剂和磨料颗粒；

所述微波强吸收剂分散于水中形成分散液，所述微波强吸收剂在分散液中的重量浓度为0.03～3wt％；

所述微波强吸收剂选自纳米金属氧化物，所述纳米金属氧化物选自γ-Fe₂O₃、纳米Fe₃O₄、纳米Ni₂O₃、纳米CeO₂中的至少一种；

所述步骤d)中，所述加热腔(9)内压力高于22.1Mpa，所述加热腔(9)内温度高于374℃。

2.根据权利要求1所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述高温磨料射流装置(10)包括喷嘴(11)和多个流体通道；喷嘴(11)位于高温磨料射流装置(10)装置前端；喷嘴(11)周围均匀分布有多个流体通道；

在所述高温磨料射流装置(10)的喷嘴(11)基材表面沉积有纳米多层膜，所述纳米多层膜从基材表面上向外依次设有金属过渡层、金属碳化物过渡层、金属碳氮化物过渡层和功能层；

所述金属过渡层的材质包括选自Cr、Ti和W中的至少一种；

所述金属过渡层、所述金属碳化物过渡层和所述金属碳氮化物过渡层的层厚独立地为80nm至150nm。

3.根据权利要求2所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述金属碳化物过渡层的材质包括选自CrC、TiC和WC中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述金属碳氮化物过渡层的材质包括选自CrCN、TiCN和WCN中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述功能层为交替的氮化硼层和石墨烯层。

6.根据权利要求2所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述基材的材质为钢、铁、钛合金，和硬质合金中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述功能层的总厚度为500nm至5000nm。

8.根据权利要求2所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述功能层的调制周期小于15nm。

9.根据权利要求5所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述氮化硼层和所述石墨烯层的总层数为100至500层。

10.根据权利要求9所述的高温磨料射流钻井系统，其特征在于：

所述氮化硼层的厚度与所述石墨烯层的厚度形成的调制比≤1且≥0.25。