一种粒子冲击钻井用注入装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种粒子冲击钻井用注入装置，其技术方案是包括粒子举升灌装系统、压力补偿系统、双罐注入系统、防堵混合系统和电路控制系统，属于石油钻井工程技术领域，适用于粒子冲击钻井中粒子的连续注入，压力补偿系统可将粒子注入罐中的压力预先升至工作压力；双罐注入系统由可交替使用的双罐并联，保证粒子连续注入；防堵混合系统在避免粒子堵塞的同时，可使粒子可控可调的注入混合腔，与钻井液充分混合。本发明专利技术可实现粒子冲击钻井时粒子的连续注入，可长时间连续工作，保证了粒子浓度可控可调，避免了粒子堵塞事故的发生，且粒子与钻井液混合均匀；结构合理紧凑，使用安全可靠，可大幅缩短钻井周期。

【技术实现步骤摘要】
一种粒子冲击钻井用注入装置
本专利技术涉及一种石油工程技术，特别涉及一种粒子冲击钻井用注入装置。
技术介绍
粒子冲击钻井技术是提高深井/超深井及硬地层钻井速度的有效途径之一，而粒子注入装置是粒子冲击钻井技术实现的前提和关键，从根本上讲，粒子注入装置研究的核心是如何将钢质粒子以一定的速率，连续地注入到高压钻井液中。目前，国内外已有的粒子注入装置尚不能真正的实现粒子的连续注入，即使采用双注入管注入装置，应用中也存在着明显的弊病。在两管交替时，低压管有一个升压过程，当刚接通低压管时，因压力大幅下降而无法正常进行喷射作业，而低压管压力升至稳定工作压力需要一段时间，使喷射作业存在间断，不能保证粒子冲击钻井系统始终连续地工作。当系统正常工作时，高压罐中的粒子以一定的速度自下料管进入混合腔，当粒子截止阀突然关闭时，由于惯性的作用，粒子仍然下落，导致粒子在下料管中压实，之后，系统的压力降低，由于容积效应，高压罐和其内部的水恢复弹性变形，即高压罐体积收缩而水的体积膨胀，使得整个高压罐的空间减小，导致下料管中粒子持续压实，最终导致下料管的严重堵塞，且固体粒子自身流动性不良，很容易发生粒子出料口堵塞的事故，且解堵困难。所以，在系统停止工作时，应及时将高压罐中的压力卸掉，避免产生容积效应，而安装泄压阀是不可取的，这样不仅造成操作的不便，而且使得高压罐在释放数十兆帕压力时产生事故隐患。在粒子冲击钻井过程中，要求粒子必须以固定的体积比例均匀的注入高压主管汇，且粒子的浓度能够连续可调，常用的螺杆挤压式注入方式因螺杆挤压器的密封性较差，且磨损严重，而限制了其推广应用。上述局面严重制约了粒子冲击钻井技术的商业化进程，粒子注入装置存在的问题急需解决。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种粒子冲击钻井用注入装置，通过设计粒子举升灌装系统、压力补偿系统、双罐注入系统和防堵混合系统，真正实现粒子连续注入、防堵且粒子浓度连续可调的目的，并通过电路控制系统实现操作的远程控制，解决现有技术中存在的问题。本专利技术提到的一种粒子冲击钻井用注入装置，包括粒子举升灌装系统（1）、压力补偿系统（2）、双罐注入系统（3）、防堵混合系统（4）和电路控制系统（5），粒子举升灌装系统（1）与双罐注入系统（3）的入口连接，且双罐注入系统（3）的侧壁连通压力补偿系统（2），在双罐注入系统（3）的底部连接防堵混合系统（4），一侧安设电路控制系统（5）；所述的粒子举升灌装系统（1）将粒子举升至双罐注入系统（3）中；所述的压力补偿系统可对双罐注入系统（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入系统（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合系统（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制系统（5）可实现操作的远程控制。上述的粒子举升灌装系统（1）包括储料箱（1-1）、垂直螺旋输送机（1-2）、电机（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌装阀（1-5）；垂直螺旋输送机（1-2）在顶部电机（1-3）的带动下，将储料箱（1-1）中的粒子举升到设备的最高处，灌入到料斗（1-4）中；通过启闭粒子灌装阀（1-5），将粒子注入左右两个粒子注入罐（3-1）中。上述的压力补偿系统（2）包括升压管线（2-1）、升压用泥浆阀（2-2）；所述的升压管线（2-1）为高压主管线的一个分支，通过打开升压用泥浆阀（2-2）向粒子注入罐（3-1）内输入高压钻井液，将粒子注入罐（3-1）升压至工作压力，完成预升压过程，并完成粒子与钻井液的初级混合，形成粒子混浆，避免粒子注入罐（3-1）接通高压管汇后升压出现压力下降和管汇中粒子间断现象的发生。上述的双罐注入系统（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程。上述的防堵混合系统（4）包括引射器（4-1）和防堵喷头（4-2）；引射器（4-1）位于粒子注入罐（3-1）的底部，包括两向阀（4-1-1）、粒子浓度调节机构（4-1-2）、下料管（4-1-3）和混合腔（4-1-4），粒子混浆通过下料管（4-1-3）和粒子截止阀的圆柱孔（3-2-1）注入混合腔（4-1-4）中；两向阀（4-1-1）包括阀门体（4-1-1-1）、单向开关（4-1-1-2）和拉伸弹簧（4-1-1-3），当粒子注入罐（3-1）中的压力低于高压主管汇的压力时，两向阀（4-1-1）在压差的作用下向上运动，平衡两者的压力，在粒子连续注入装置停止工作后，粒子注入罐（3-1）中的压力高于高压主管汇的压力，单向开关（4-1-1-2）向下运动，对粒子注入罐自动泄压，设置阶梯孔防止拉伸弹簧（4-1-1-3）被过渡拉伸，泄压后，在拉伸弹簧的作用下，单向开关回位。上述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带动第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）同轴转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）啮合，从而带动第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）下端为第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），通过第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）的异向运动，第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。上述的防堵喷头（4-2）包括顶部尖帽（4-2-1）、防堵喷嘴（4-2-2）和滤砂网（4-2-3），底部车有螺纹，可方便的旋拧在粒子注入罐（3-1）底部；顶部尖帽（4-2-1）可减少粒子的堆积对防堵喷头产生的压实作用；所述的防堵喷嘴（4-2-2）前后、左右对称布置在防堵喷头本体上，喷嘴向下倾斜20°，每列4个；滤砂网（4-2-3）是不锈钢丝编织平纹编织网或斜纹编织网，基本孔径0.5mm。本专利技术提到的一种粒子冲击钻井用注入装置的注入方法，具体的操作步骤如下：第一步：打开垂直螺旋输送机（1-2）顶部的电机（1-3），将粒子从储料箱（1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒子冲击钻井用注入装置，其特征是包括粒子举升灌装系统（1）、压力补偿系统（2）、双罐注入系统（3）、防堵混合系统（4）和电路控制系统（5），粒子举升灌装系统（1）与双罐注入系统（3）的入口连接，且双罐注入系统（3）的侧壁连通压力补偿系统（2），在双罐注入系统（3）的底部连接防堵混合系统（4），一侧安设电路控制系统（5）；所述的粒子举升灌装系统（1）将粒子举升至双罐注入系统（3）中；所述的压力补偿系统可对双罐注入系统（3）的粒子注入罐（3‑1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入系统（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合系统（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制系统（5）可实现操作的远程控制；所述的双罐注入系统（3）包括粒子注入罐（3‑1）和粒子截止阀（3‑2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4‑1‑4）中；所述的粒子截止阀（3‑2）通过粒子截止阀本体（3‑2‑2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3‑2‑1）与下料管（4‑1‑3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4‑1‑4）的过程；所述的粒子浓度调节机构（4‑1‑2）包括外部大齿轮（4‑1‑2‑1）、第一外部小齿轮（4‑1‑2‑2）和第二外部小齿轮（4‑1‑2‑3）、第一内部小齿轮（4‑1‑2‑4）和第二内部小齿轮（4‑1‑2‑5）、第一齿条（4‑1‑2‑6）和第二齿条（4‑1‑2‑7）以及第一半圆球形阀（4‑1‑2‑8）和第二半圆球形阀（4‑1‑2‑9），外部大齿轮（4‑1‑2‑1）与第一外部小齿轮（4‑1‑2‑2）和第二外部小齿轮（4‑1‑2‑3）啮合，旋转外部大齿轮（4‑1‑2‑1），同时带动第一外部小齿轮（4‑1‑2‑2）和第二外部小齿轮（4‑1‑2‑3）转动，第一内部小齿轮（4‑1‑2‑4）和第二内部小齿轮（4‑1‑2‑5）分别与第一外部小齿轮（4‑1‑2‑2）和第二外部小齿轮（4‑1‑2‑3）同轴转动，第一内部小齿轮（4‑1‑2‑4）和第二内部小齿轮（4‑1‑2‑5）分别与第一齿条（4‑1‑2‑6）和第二齿条（4‑1‑2‑7）啮合，从而带动第一齿条（4‑1‑2‑6）和第二齿条（4‑1‑2‑7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4‑1‑2‑6）和第二齿条（4‑1‑2‑7）下端为第一半圆球形阀（4‑1‑2‑8）和第二半圆球形阀（4‑1‑2‑9），通过第一齿条（4‑1‑2‑6）和第二齿条（4‑1‑2‑7）的异向运动，第一半圆球形阀（4‑1‑2‑8）和第二半圆球形阀（4‑1‑2‑9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。...

【技术特征摘要】
1.一种粒子冲击钻井用注入装置，其特征是包括粒子举升灌装系统（1）、压力补偿系统（2）、双罐注入系统（3）、防堵混合系统（4）和电路控制系统（5），粒子举升灌装系统（1）与双罐注入系统（3）的入口连接，且双罐注入系统（3）的侧壁连通压力补偿系统（2），在双罐注入系统（3）的底部连接防堵混合系统（4），一侧安设电路控制系统（5）；所述的粒子举升灌装系统（1）将粒子举升至双罐注入系统（3）中；所述的压力补偿系统可对双罐注入系统（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入系统（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合系统（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制系统（5）可实现操作的远程控制；所述的双罐注入系统（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程；所述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37