粒子沖擊鉆井系統(tǒng)包括粒子注入系統(tǒng)、PID鉆頭、粒子處理系統(tǒng)。

 

  1.粒子注入系統(tǒng)裝置.

 

  粒子注入系統(tǒng)將一定量的粒子均勻地注入到鉆井液中,鉆井液攜帶粒子進(jìn)入立管并傳遞到井底的鉆頭,以滿足鉆井破巖的目的。主要有粒子存儲罐、機(jī)架、輸送機(jī)構(gòu)和升降機(jī)等組成,如圖1所示。升降機(jī)將粒子舉升到機(jī)架頂部,粒子注入到加料斗,粒子在重力作用下沿輸送管進(jìn)入螺旋擠壓機(jī),在螺旋擠壓機(jī)和鉆進(jìn)液壓力的作用下,將粒子注入到鉆井液循環(huán)系統(tǒng)[3]。從根本上講,粒子注入系統(tǒng)研究的核心是如何將粒子按照一定比例、均勻地注入到高壓鉆井液中。

 

  此外還要考慮粒子尺寸、形狀、粒子注入方式、流量控制、粒子沖擊巖石的速度等對粒子注入系統(tǒng)的要求。

 

  現(xiàn)場應(yīng)用PID鉆進(jìn)7h,進(jìn)尺28m,常規(guī)鉆進(jìn)24h,進(jìn)尺27. 4m,鉆速提高5倍鉆進(jìn)8h,進(jìn)尺36. 6m,最長運行記錄北美最堅硬、最具研磨性的巖層總進(jìn)尺104. 5m,平均鉆速5. 4m /h,常規(guī)鉆速1. 2m /h對改進(jìn)的注入系統(tǒng)測試,依靠機(jī)械力移動粒子進(jìn)入立管?165mm的井眼成功鉆遇64口井(摘自PDTI公司二季度統(tǒng)計)2.PID鉆頭.

 

  PID鉆頭側(cè)翼底部和鉆頭中心圓錐體上布置有硬質(zhì)合金齒,能以低鉆壓和低扭矩方式破碎井底巖石,形成環(huán)形巖脊。鉆頭外緣布置有保徑齒,增加鉆頭的耐磨性與穩(wěn)定性,同時具有扶正防斜的作用[4]。破碎的巖石環(huán)槽由于釋放了原有的地應(yīng)力。

 

  巖石的破碎強(qiáng)度降低,更加容易鉆進(jìn)。PID鉆頭鉆硬夾層時的花費是常規(guī)鉆井的80%,縮短鉆井1 /3的鉆井時間。

 

  3.粒子沖擊鉆井處理系統(tǒng)裝置.

 

  粒子處理系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動的滾筒、環(huán)形分離器和磁鐵分離器,如圖1。粒子返到地面時,粒子、巖屑和鉆井液固相在振動篩上被捕獲,被重新傳遞到粒子處理系統(tǒng)內(nèi),通過環(huán)形分離器和磁鐵分離器。破碎的粒子可以從巖屑和鉆井液中分離,洗凈后進(jìn)入轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)儲罐,存儲并攪動粒子防止粘結(jié)成塊,并注入井下重復(fù)利用。