[发明专利]一种基于摇摆振动压力旋喷的钻井护壁装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于摇摆振动压力旋喷的钻井护壁装置及方法，包括底盘，底盘上设置有柔性吊杆卷筒及钻塔，柔性吊杆卷筒上缠绕有柔性吊杆，柔性吊杆的自由端通过设置在钻塔顶部的天轮连接至吊具体，吊具体的下部连接有摇摆振动器，摇摆振动器的下部连接有高压旋喷器，高压旋喷器的下部连接有钻头；底盘上还设置有卷扬机，卷扬机上缠绕有牵引绳，牵引绳的自由端通过天轮连接至吊具体。本发明有效的提高地层护壁效果，减少钻井泥浆使用量或直接使用润滑液大大的降低污染，同时免去套管护壁的费时、费料工序，大幅度的提高钻井速度，降低钻井成本。

技术领域

本发明涉及石油钻探、工程钻探、地质钻探领域，具体涉及一种基于摇摆振动压力旋喷的钻井护壁装置及方法。

背景技术

石油、地质、工程钻探在复杂地层中的护壁问题，一直是工程技术人员研究的重点,在勘探、打井和打桩的成孔中，井壁是否稳定直接影响到钻探工程的进度、成本及经济效益。目前钻探的护壁方法主要有泥浆护壁法、套管法和灌注水泥法三种，泥浆护壁法在遇到复杂地层，特别是流沙、破碎易坍塌地层，井眼垮塌严重的超径孔段和缩径孔段，护壁效果下降非常明显，套管法和灌注水泥法的施工过程复杂、时间长成本高，受钻孔口径等条件的约束，而且深部复杂地层扩孔更易引发孔内事故。因此，对于工程钻探解决复杂地层的护壁难题，必须开发一套经济合理、技术可行的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于摇摆振动压力旋喷的钻井护壁装置及方法，以克服现有技术的缺陷，本发明针对复杂地层的工程钻探问题，利用摇摆振动压力旋喷护壁技术有效的提高地层护壁效果，减少钻井泥浆使用量或直接使用润滑液大大的降低污染，同时免去套管护壁的费时、费料工序，大幅度的提高钻井速度，降低钻井成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于摇摆振动压力旋喷的钻井护壁装置，包括底盘，底盘上设置有柔性吊杆卷筒及钻塔，柔性吊杆卷筒上缠绕有柔性吊杆，柔性吊杆的自由端通过设置在钻塔顶部的天轮连接至吊具体，吊具体的下部连接有摇摆振动器，摇摆振动器的下部连接有高压旋喷器，高压旋喷器的下部连接有钻头；底盘上还设置有卷扬机，卷扬机上缠绕有牵引绳，牵引绳的自由端通过天轮连接至吊具体；

所述柔性吊杆包括若干首尾相连的矩形管节，矩形管节中穿插设置有水管、气管及电缆，水管的一端连接高压泵，另一端连接至高压旋喷器，且水管中通入胶质物；气管的一端连接气泵，另一端连接至高压旋喷器；电缆的一端接电，另一端连接至摇摆振动器中的第一驱动电机。

进一步地，底盘上设置有对连接在吊具体上的柔性吊杆和牵引绳进行限位的限位槽。

进一步地，卷扬机通过减速机连接至第二驱动电机。

进一步地，底盘下部设置有行走装置；所述行走装置为履带行走装置或车轮行走装置。

进一步地，底盘下部对称设置有若干伸缩支座。

进一步地，水管、气管及电缆通过胶管以及填充在胶管中的填充物固定。

进一步地，矩形管节中还穿插有承重连接绳。

进一步地，矩形管节的一端对称设置有防扭插板，且防扭插板插在相邻矩形管节外侧。

进一步地，所述胶质物为速凝水泥浆或瓜尔胶粉溶液。

一种基于摇摆振动压力旋喷的钻井护壁方法，在钻井过程中，利用高压旋喷器在高压泵的作用下产生高压射流对孔壁喷射胶质物，经高压旋喷器形成高速流体，将孔壁间隙充填或直接将松散土层和破碎地层中的土或颗粒搅拌混合形成整体，待胶质物固化后达到护壁的目的；摇摆振动器在高压旋喷器对井壁喷射胶质物的同时对井壁进行旋转摇摆拍打，加强井壁强度和保持孔径并上下窜动保证钻孔的垂直度，胶质物有效充填后与孔壁形成固结。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：