一種適用于粒子鉆井的雙注入泵連續(xù)注入方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到油氣鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于粒子鉆井的雙注入栗連續(xù)注入方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常規(guī)的鉆井方法是利用井底鉆頭的鉆壓和旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械破巖，達(dá)到鉆進(jìn)的目的，這種方式在遇到深部硬地層和強(qiáng)研磨地層時(shí)，僅依靠鉆頭的機(jī)械作用進(jìn)行破巖，泥漿的作用只是攜帶巖肩，無法實(shí)現(xiàn)水力加機(jī)械的聯(lián)合破巖效果，存在鉆速慢、周期長、成本高的問題。
[0003]近年來，粒子沖擊鉆井技術(shù)作為一項(xiàng)革命性的提速技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用；粒子沖擊鉆井是一種通過將直徑1-3毫米的球形鋼粒注入井底，以輔助破碎深部硬地層和強(qiáng)研磨地層的鉆井技術(shù)。粒子沖擊鉆井效果的好壞，其中一個(gè)關(guān)鍵因子便是粒子注入裝置，現(xiàn)有技術(shù)的粒子注入裝置通常采用單高壓罐式注入結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入；且高壓罐質(zhì)量和體積較大，運(yùn)輸不方便，高壓區(qū)覆蓋面廣，安全風(fēng)險(xiǎn)高；此外，還存在地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時(shí)長、費(fèi)用高的問題。因此亟需研制一種可實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入，且運(yùn)輸方便、安全性高的注入裝置，以滿足現(xiàn)場需求。
[0004]公開號為CN 203742449U，公開日為2014年07月30日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種粒子立式注入裝置，其特征在于:包括高壓容器，高壓容器的上部設(shè)置進(jìn)料管，底部設(shè)置出料管，出料管上設(shè)置傾斜出口，高壓容器內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置螺旋齒，旋轉(zhuǎn)軸和高壓容器的頂部和底部之間分別設(shè)置上密封體和下密封體，上密封體和旋轉(zhuǎn)軸之間、下密封體和旋轉(zhuǎn)軸之間均設(shè)置軸承，上下端的軸承外側(cè)分別設(shè)置上端蓋和下端蓋，上端蓋上軸向設(shè)置泄壓孔，旋轉(zhuǎn)軸底部通過聯(lián)軸器連接電機(jī)，電機(jī)通過支撐筋固定在支腿上，高壓容器固定在支腿上，傾斜出口連接高壓液動閥，高壓液動閥連接高壓三通。
[0005]該專利文獻(xiàn)公開的粒子立式注入裝置，雖然可使粒子均勻下落，避免粒子在高壓容器底部堆積，但是，無法實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入，鉆井速度相當(dāng)有限；采用的高壓容器質(zhì)量和體積較大，造成地面單位面積承壓大，需通過水泥固化加強(qiáng)地基，耗時(shí)長、費(fèi)用高。
[0006]公開號為CN 103195363A，公開日為2013年07月10日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種負(fù)壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，包括高壓粒子注入罐，高壓粒子注入罐頂部設(shè)置進(jìn)料口，底部設(shè)置出料口，其特征在于:進(jìn)料口一側(cè)安裝平衡壓力射流管，平衡壓力射流管一端設(shè)置射流防堵噴頭，另一端置于主管匯頂部，射流防堵噴頭位于高壓粒子注入罐底部，出料口底部設(shè)置負(fù)壓粒子注入管，負(fù)壓粒子注入管一端設(shè)置噴嘴，噴嘴連通主管匯，主管匯底部設(shè)置調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)管末端連通負(fù)壓粒子注入管出口，調(diào)節(jié)管內(nèi)設(shè)置調(diào)節(jié)閥。
[0007]該專利文獻(xiàn)公開的負(fù)壓射流式粒子沖擊鉆井注入裝置，采用自旋轉(zhuǎn)式射流防堵噴頭，對高壓粒子注入罐出料口實(shí)現(xiàn)全方位、多角度攪動，能夠解決高壓粒子注入罐底部堵塞問題，但是，該裝置同樣無法實(shí)現(xiàn)粒子連續(xù)注入，鉆井速度受到限制；而且采用的高壓粒子注入罐質(zhì)量和體積較大，安裝和運(yùn)輸都較為不便。
[0008]公開號為CN 102022078A，公開日為2011年04月20日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種新型的鉆井方法，其特征是:在鉆井栗的栗出管路上連接一套粒子注入系統(tǒng)，使要注入井內(nèi)的高壓泥漿中不斷地混入堅(jiān)硬的粒徑在2-8_范圍的粒子，其沿鉆柱下行直到鉆頭，在水眼處得以加速，以極高的速度沖擊巖石，從而達(dá)到機(jī)械與粒子沖擊聯(lián)合破巖的效果，提高堅(jiān)硬地層中的鉆進(jìn)速度，在井口泥漿返回管路中連接一套粒子分離系統(tǒng)，將金屬顆粒從井底返回的混合液中分離出來，重復(fù)循環(huán)利用。
[0009]該專利文獻(xiàn)公開的鉆井方法，通過采用兩套能分別單獨(dú)工作的注入裝置來提高粒子的注入效率，但是由于兩套注入裝置各自獨(dú)立，不能有機(jī)聯(lián)系在一起，無疑增大了其與粒子分離系統(tǒng)和粒子輸送系統(tǒng)相互間的配合難度，造成整個(gè)粒子循環(huán)過程中粒子注入連續(xù)性差，致使鉆井速率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種適用于粒子鉆井的雙注入栗連續(xù)注入方法，本發(fā)明粒子注入步驟中采用雙注入栗連續(xù)注入裝置，實(shí)現(xiàn)了添注和壓縮沖程的交替有序進(jìn)行，保證了井內(nèi)粒子注入的連續(xù)性，有效提高了粒子沖擊鉆井效率。
[0011]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種適用于粒子鉆井的雙注入栗連續(xù)注入方法，依次包括粒子添注步驟、粒子混合步驟和粒子注入步驟，其特征在于:
a、所述粒子添注步驟是指將粒子添注到粒子混合料斗內(nèi)；
b、所述粒子混合步驟是指向粒子混合料斗內(nèi)栗送泥漿，將泥漿和粒子充分混合；
C、所述粒子注入步驟是指采用雙注入栗連續(xù)注入裝置將泥漿和粒子混合物連續(xù)注入井內(nèi)。
[0012]所述粒子注入步驟中的粒子注入速度為0.5-10kg/s。
[0013]所述粒子注入步驟中的粒子注入壓力為5_55MPa。
[0014]所述雙注入栗連續(xù)注入裝置，包括通過高壓管線與鉆井立管連接的粒子混合料斗，粒子混合料斗內(nèi)設(shè)置有換向管，換向管上連接有驅(qū)動換向管左右擺動的擺動液壓缸，粒子混合料斗上連接有第一輸送缸和第二輸送缸，粒子注入時(shí)，首先啟動第一液壓缸、第二液壓缸和擺動液壓缸，第一液壓缸進(jìn)入添注沖程，擺動液壓缸將換向管擺動到第二輸送缸處并連通，粒子和泥漿進(jìn)入第一輸送缸內(nèi)；同時(shí)第二液壓缸進(jìn)入壓縮沖程，將第二輸送缸內(nèi)的粒子和泥漿通過換向管注入高壓管線進(jìn)入井內(nèi)循環(huán)，第一液壓缸添注沖程結(jié)束后進(jìn)入壓縮沖程，第二液壓缸進(jìn)入添注沖程，交替運(yùn)行連續(xù)注入。
[0015]所述擺動液壓缸包括缸體、活塞、活塞桿、擺桿和連接在擺桿上的花鍵，活塞通過活塞桿與擺桿連接，換向管連接在花鍵上。
[0016]所述粒子混合料斗內(nèi)設(shè)置有螺旋式攪拌器，螺旋式攪拌器由螺旋攪拌棒和驅(qū)動螺旋攪拌棒轉(zhuǎn)動的攪拌電機(jī)構(gòu)成，螺旋攪拌棒位于粒子混合料斗內(nèi)，攪拌電機(jī)位于粒子混合料斗外。
[0017]所述高壓管線上連接有箭型止回閥。
[0018]所述第一液壓缸和第二液壓缸均為雙桿液壓缸。
[0019]所述換向管內(nèi)連接有兩個(gè)密封圈，兩個(gè)密封圈分別位于換向管的兩端。
[0020]所述螺旋攪拌棒上設(shè)置有攪拌葉片，攪拌葉片與螺旋攪拌棒滑動連接。
[0021 ] 所述換向管的橫截面呈“ S ”型。
[0022]本發(fā)明的工作原理如下:
在粒子沖擊鉆井過程中，首先螺桿輸送機(jī)將粒子鉆井回收裝置中分離儲存的粒子通過第二管道添注至粒子混合料斗內(nèi)，并通過調(diào)整螺桿輸送機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速來控制粒子的添注速度，并通過渣漿栗向粒子混合料斗內(nèi)栗送泥漿，并維持粒子混合料斗內(nèi)粒子、泥漿混合物占粒子混合料斗容積的1/2-2/3之間；其次，打開螺旋式攪拌器，攪拌電機(jī)帶動螺旋攪拌棒不斷攪動，充分混合泥漿和粒子，以保證粒子注入井內(nèi)的均勻性。最后，當(dāng)粒子混合料斗內(nèi)粒子、泥漿混合物達(dá)到其容積的1/2時(shí)，啟動第一液壓缸和第二液壓缸，第一液壓缸驅(qū)動第一活塞桿收縮第一活塞進(jìn)入添注沖程，同時(shí)擺動液壓缸啟動，擺動換向管到第二輸送缸處，使換向管迅速與第二輸送缸連通，粒子混合料斗內(nèi)的粒子、泥漿混合物便添注入第一輸送缸內(nèi)；與此同時(shí)，第二液壓缸驅(qū)動第二活塞桿推動第二活塞進(jìn)入壓縮沖程，擠壓來自粒子混合料斗并儲存在第二輸送缸內(nèi)的粒子、泥漿混合物，粒子、泥漿混合物通過換向管注入高壓管線內(nèi)，并最終進(jìn)入井內(nèi)循環(huán)；當(dāng)?shù)诙钊\(yùn)動至極限位置，壓縮沖程結(jié)束，第二液壓缸驅(qū)動第二活塞桿收縮第二活塞進(jìn)入添注沖程，擺動液壓缸再將換向管擺動到第一輸送缸處，并與第一輸送缸連通，第一液壓缸驅(qū)動第一活塞桿推動第一活塞由添注沖程轉(zhuǎn)為壓縮沖程，將第一輸送缸內(nèi)的粒子、泥漿