[发明专利]一种地浸钻井用自清洁三刀翼切割刀具

说明书

本发明公开了一种地浸钻井用自清洁三刀翼切割刀具，涉及开采设备技术领域，包括上接头、缸套、底筒、控刀杆和刀片，上接头设置于缸套的首端，用于连接钻杆，底筒设置于缸套的尾端，控刀杆活动连接于缸套内部，刀片周向分布于缸套的尾端，缸套的尾端设置有供刀片通过的轴向设置的出刀口，刀片的首端与缸套铰接连接；控刀杆的首端设置有安装槽，安装槽内安装有用于水流加压的节流水嘴，控刀杆内轴向开设有水孔，控刀杆上还周向开设有径向设置的洗刀水孔，洗刀水孔与刀片的刀体内侧相对设置；本发明中的地浸钻井用自清洁三刀翼切割刀具，能够使液流在产生压力推动刀杆下行的同时冲洗刀体内部，在刀体内部形成局部强烈紊流，改善刀具清洁能力。

技术领域

本发明涉及开采设备技术领域，特别是涉及一种地浸钻井用自清洁三刀翼切割刀具。

背景技术

目前，近年来，我国砂岩型铀矿地质勘查和开采发展迅速，在内蒙古、新疆等地发现了大量具有工业利用价值的砂岩型铀资源，使砂岩型铀资源达到我国已探明铀矿资源总量35％左右，成为我国最重要的铀矿工业类型之一。原地浸出采铀作为砂岩铀矿的主要开采方法，铀金属产量占全国总产量接近70％，预计2020年地浸矿山铀金属产量占全国铀总产量的90％。同时，开展地浸采铀试验的多个矿床进展顺利，初步具备了转入工业化生产的条件。因此，砂岩铀矿已成为我国铀矿产能提升的重要方向，这为我国地浸开采各项技术的深入研究奠定了基础。

地浸工艺钻井是地浸采铀工艺的关键环节，由于钻井是溶浸液和浸出液出入矿层的唯一通道，钻井的成井质量影响着开采成本、浸出浓度、浸出效率和地下水污染状况，其服务年限决定着地浸矿山回收率和生产成本，甚至是决定矿床能否地浸开采的关键。例如在新疆蒙其古尔地浸采铀工程(一期)，矿体平均埋深400-450m，抽出井234个，注入井330个，监测井33个，共需597个钻井，钻井工程占项目建设投资47.65％。新疆蒙其古尔地浸采铀工程(二期)，矿体平均埋深500-550m，抽出井244个，注入井326个，监测井30个，共需600个钻井，钻井工程占项目建设投资66.27％。随着矿体埋深的增加，钻井投资占项目建设投资的比例呈指数式增长，钻井成本、质量和使用寿命对地浸采铀的技术性和经济性的影响越来越大。因此，国内外地浸开采企业都把钻井施工技术作为研究与开发的重中之重。但是当前地浸矿山钻井工程依然沿用老式工艺，即采用一台钻机完成从裸眼钻进到完井的全部工序，采用这种方式完成地浸钻井存在的主要问题包括：

(1)设备与工艺不匹配造成功率浪费

目前地浸钻井基本采用一套设备完成全部作业，但地浸钻井不同阶段所需要的设备性能和功率要求不同，采用同一设备必然造成效率低下或功率浪费。例如在钻井阶段通常需要采用较大功率的钻井设备，以此提高钻井速度，但后续完井阶段对钻机的操作精确度要求更高，对功率要求不高，如果全程使用大功率钻机必然导致功率的浪费。同时随着北方地区地质勘探的不断深入，大量的层间氧化带型砂岩铀矿被发现和勘探，但这些矿床有一个共同的特征是埋藏深度大，如新疆伊犁盆地蒙其古尔铀矿床，深度达到600m以上，内蒙古大营矿床平均深度大700m以上，局部深度达到820m。这些超深矿床的地浸开采在世界范围内还从未遇见，如采用目前地浸透常规钻孔工艺设备在开发这些超深矿藏时暴露出钻速太慢的缺点，并最终直接导致了钻探成本较高。因此不论是全程使用小功率钻机还是大功率钻机都面临着成本高的问题，尤其是在深度较大的矿床设备与工艺的匹配性将直接影响矿山开发成本。

(2)工序衔接不顺造成人员设备成本高

目前地浸钻井完成注浆后需要候凝48-72小时，如采用传统的一次成井工艺，在候凝期间设备人员都处于待机状态，这会造成人工和设备的成本。同时在测井的过程中也面临着同样的问题。

(3)切割精度与完井质量低

传统一次成井工艺的完井工程设计(确定切割位置、过滤器段数和长度等)都是基于单井测井解释的结果，过滤器只下在该钻井显示的矿层段。利用单井测井结果为依据设计完井参数缺少对矿体和地下流场的整体把握，容易造成钻孔间连通性较差。