一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统及方法，该系统包括钻井液罐、动力装置、上部钻具、自发电高压脉冲下部钻具、电极钻头和井架，自发电高压脉冲下部钻具又包括涡轮发电机、储能装置、升压装置和高压电脉冲发生器。在钻井液的循环流动下，带动涡轮发电机产生电能，经储能装置和升压装置后得到高电压，高压电脉冲发生器接受该高电压产生纳秒级高压电脉冲，通过电极钻头与岩石完全接触，使得岩石上产生等离子体通道进行破岩；同时动力装置产生的动能带动电极钻头进行机械旋转，对高压电脉冲作用后的岩石进行进一步的破碎。本发明专利技术实现了将高压电脉冲等离子体钻井方法应用于深井钻井中，提高了深井钻井中的破岩效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统及方法
本专利技术涉及油气勘探开发
，特别是涉及一种周期型纳秒级高压电脉冲辅助破岩钻井系统及方法。
技术介绍
在油田的钻井工程中，破岩技术是油田开发的核心内容，它的作业质量直接关系到钻井工程的效率和成本。随着钻井深度的加深，面临日益复杂的地质条件，钻井工程的难度逐渐增大，传统的机械钻井方法表现出了能耗大，效率低，周期长和成本高等特点。钻井过程中，影响机械钻速的因素有很多，关系也比较复杂，但是在钻进深井，尤其是深层火山岩时，由于岩石本身的特点，岩石研磨性对钻头产生了很大的磨损，进而成为影响机械钻速的重要因素。通过分析现场数据，发现钻进深层火山岩的过程中，钻进参数变化并不大，钻头使用时间的长短明显不同。随着钻进时间的增加，传统的机械方法很难保持较高的机械钻速，机械钻速随研磨性的增加呈现很强的下降趋势。为解决传统机械方法在深井钻进时效率低、成本高的问题，近年来涌现了一批新式的岩石破碎方法，如高压水射流破岩，热能破岩、超声波破岩、激光钻井破岩、高压电脉冲破岩等。其中，高压电脉冲破岩技术是过去在几十年来发展起来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统，其特征在于，包括：/n钻井液罐，用于盛放钻井液；/n动力装置，与所述钻井液罐管道连接，位于井筒的上端，用于为井筒内的钻具和电极钻头的旋转提供动能，其中所述钻具包括上部钻具和自发电高压脉冲下部钻具；/n所述上部钻具，与所述动力装置连接，用于将所述动能传递至电极钻头；/n所述自发电高压脉冲下部钻具，与所述上部钻具螺纹连接，用于在所述钻井液的作用下产生纳秒级高压电脉冲；/n所述电极钻头，与所述自发电高压脉冲下部钻具连接，与地层直接接触，用于传递所述纳秒级高压电脉冲至所述地层破碎岩石，同时在所述动能的带动下进行机械旋转破碎岩石；/n井架，位于地面上，与所述动力装置连...

【技术特征摘要】
1.一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统，其特征在于，包括：
钻井液罐，用于盛放钻井液；
动力装置，与所述钻井液罐管道连接，位于井筒的上端，用于为井筒内的钻具和电极钻头的旋转提供动能，其中所述钻具包括上部钻具和自发电高压脉冲下部钻具；
所述上部钻具，与所述动力装置连接，用于将所述动能传递至电极钻头；
所述自发电高压脉冲下部钻具，与所述上部钻具螺纹连接，用于在所述钻井液的作用下产生纳秒级高压电脉冲；
所述电极钻头，与所述自发电高压脉冲下部钻具连接，与地层直接接触，用于传递所述纳秒级高压电脉冲至所述地层破碎岩石，同时在所述动能的带动下进行机械旋转破碎岩石；
井架，位于地面上，与所述动力装置连接，用于支撑所述高压电脉冲辅助破岩钻井系统；
所述钻井液经过所述动力装置从所述钻具中流入，所述钻井液从所述钻具与井眼之间的环空中流出。


2.根据权利要求1所述的一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统，其特征在于，所述自发电高压脉冲下部钻具还包括：
涡轮发电机，与所述上部钻具螺纹连接，用于在所述钻井液的带动下产生电能；
储能装置，与所述涡轮发电机连接，用于对所述电能进行瞬时储存；
升压装置，与所述储能装置连接，用于将所述储能装置中的储存电能进行升压；
高压电脉冲发生器，与所述升压装置连接，用于在预定时间内进行充电，充电过程停止后，通过所述高压电脉冲发生器中的正负电极进行放电，产生纳秒级高压电脉冲。


3.根据权利要求1所述的一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统，其特征在于，所述电极钻头与所述自发电高压脉冲下部钻具连接，具体包括：所述电极钻头与所述自发电高压脉冲下部钻具封装连接，所述电极钻头与自发电高压脉冲下部钻具置于井下。


4.根据权利要求2所述的一种高压电脉冲辅助破岩钻井系统，其特征在于，所述涡轮发电机还包括：
泥浆涡轮，与所述上部钻具螺纹连接，用于在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆豫，王广林，潘旭东，李跃峰，
申请(专利权)人：张庆豫，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23