一种提高气体钻井携岩能力的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种提高气体钻井携岩能力的装置，涉及气体钻井作业中技术领域，包括供气单元、增压单元、泄压机构、高压储气单元、排气管线和立管，所述的供气单元、增压单元和泄压机构依次连接，且泄压机构和高压储气单元并联在增压单元的出口端，泄压机构的排气管线和高压储气单元的排气管线汇合后接入立管，在立管处接有流量计，立管的出口端用于与井口连通。本实用新型专利技术可以在纯气体钻井、雾化钻井循环、钻进的过程中，将井筒内气体瞬时流量增加至远超过现场注气设备额定排量的较大流量值，从而提高携岩能力。

A device to improve the carrying capacity of gas drilling

【技术实现步骤摘要】
一种提高气体钻井携岩能力的装置
本技术涉及石油天然气钻井工艺
，确切地说涉及一种适用于气体钻井作业中提高气体钻井携岩能力的装置。
技术介绍
近年来，气体钻井技术正凭借其大幅提高机械钻速、缩短钻井周期、发现和保护储层、治理恶性井漏等独特优势蓬勃发展。但是由于气体的可压缩性，其有效携岩体积流量受井底压力的影响较大，井下情况的变化可能造成携砂能力不足。总体而言，主要存在如下几个方面的问题：一、随着井深、环空混合流体当量密度等增加，井底压力增加，气体循环介质进一步被压缩，用于携带岩屑的有效体积流量逐渐减少，造成携岩能力的降低；二、大尺寸井眼段气体钻井钻头破碎出的岩屑或者井壁失稳剥落出的掉块需要的气体举升力远超实际的气体流量值，造成岩屑反复破碎；三、特殊层位（如塔里木砾石层）实施气体钻井时，循环状态下大量岩屑始终悬浮在环空中，调整现场设备注气量完全无法实现将此类悬浮颗粒携带至地面的效果，而且这种悬浮的岩屑会随着气体钻进进尺的增加逐渐增多，一旦循环异常停止，岩屑全部回落至井底，造成巨大的隐患；四、由于井壁失稳或冲蚀等原因造成环空存在“大肚子”后，一定量的岩屑在大肚子腔室内沉积，常规气体钻井工艺难以将沉积的岩屑携带至地面。因此，急需一种能快速、大幅度提高气体钻井携岩能力的方法。目前，我们解决以上所述问题的方法只有依靠增加设备投入来不断提高注气量，但是这种方法在经济适应性和时效性方面往往表现不佳。而且，一旦注气量达到现场设备上限后携砂问题仍未能解决，气体钻进作业将难以继续安全进行。
技术实现思路
本技术旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种提高气体钻井携岩能力的装置，本技术可以在纯气体钻井、雾化钻井循环、钻进的过程中，将井筒内气体瞬时流量增加至远超过现场注气设备额定排量的较大流量值，从而提高携岩能力。本技术是通过采用下述技术方案实现的：一种提高气体钻井携岩能力的装置，其特征在于：包括供气单元、增压单元、泄压机构、高压储气单元、排气管线和立管，所述的供气单元、增压单元和泄压机构依次连接，且泄压机构和高压储气单元并联在增压单元的出口端，泄压机构的排气管线和高压储气单元的排气管线汇合后接入立管，在立管处接有流量计，立管的出口端用于与井口连通。所述的增压单元为两个，分别是增压单元一和增压单元二，增压单元一与泄压机构连接，增压单元二与高压储气单元连接。所述的增压单元一与泄压机构连接具体是，增压单元一的出气管线上依次连接单流阀一、平板阀四后与立管连接，且在增压单元和单流阀一的排气管线上设置有支管一，支管上连接有平板阀三，在平板阀和立管之间的排气管线上设置有支管二，支管二上连接有平板阀五。所述的增压单元二与高压储气单元连接具体是，增压单元二的出气管线上连接有平板阀一，增压单元二经平板阀一与高压储气单元连接，且高压储气单元的排气管线上依次连接有单流阀二、平板阀六和针阀，针阀的出口端连接至立管。所述的泄压机构是指由平板阀二、平板阀三、单流阀一、平板阀四、平板阀五、平板阀六、单流阀二、针阀和连接这些部件之间的各个管线所构成的整体机构。所述的增压单元二还经平板阀二与增压单元一的出气管线连接。所述的高压储气单元为多个。所述的供气单元是空气压缩机。所述的增压单元是增压机。所述的高压储气单元是储气罐。与现有技术相比，本技术所达到的有益效果如下：一、本技术充分利用了气体可以压缩的特点，在气体钻井施工作业之前在储气设备储备压缩气体；或者可以在气体钻井期间，利用富余的增压设备，钻进作业的同时向高压储气单元补充气体。二、一旦井下出现难以进一步破碎的岩屑，且其外形尺寸对于循环气体举升能力的要求超过现场实际使用的注气量时，可以通过储气罐泄压，大幅度提高环空气体流量，将此类岩屑循环出井筒后，再关闭储气罐，恢复正常注气量进行钻进作业。三、本技术仅通过对储气罐排气闸门的开、关，可以在极短的时间内实现环空气体流速的大幅度增加提高携岩能力；或者通过反复的间断开、关，快速扰乱井筒环空的流场，进一步将如“大肚子”内的岩屑清除出井筒，减少循环停止后的井底沉砂。四、本技术使用的储气罐可以利用国内现有的CNG运输罐，方便、可靠，安装难度低，可以根据具体井眼情况和需求的注气量值采用单个或者多个并联，并且可以直接使用现场供气、增压设备对储气罐进行气源补充。五、本技术仅需要在现场增加一个或多个储气罐，相比而言，传统气体钻井工艺需要增加现场供气量、提高携砂能力时，只能增加现场注气设备，无论从燃油消耗、日常维护保养成本、运输成本等方面而言，本技术均要节省大量开支，具有良好的经济效益。附图说明下面将结合说明书附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明，其中：图1为本技术的设备连接结构示意图。图中标记：1、供气单元，2、增压单元一，3、增压单元二，4、平板阀一，5、平板阀二，6、平板阀三，7、单流阀一，8、平板阀四，9、平板阀五，10、平板阀六，11、单流阀二，12、高压储气单元，13、高压气体流量计，14、针阀。具体实施方式实施例1作为本技术一较佳实施方式，其公开了一种提高气体钻井携岩能力的装置，包括供气单元1、增压单元、泄压机构、高压储气单元12、排气管线和立管，所述的供气单元1、增压单元和泄压机构依次连接，且泄压机构和高压储气单元12并联在增压单元的出口端，泄压机构的排气管线和高压储气单元12的排气管线汇合后接入立管，在立管处接有流量计，立管的出口端用于与井口连通。所述的增压单元为两个，分别是增压单元一2和增压单元二3，增压单元一2与泄压机构连接，增压单元二3与高压储气单元12连接。所述的增压单元一2与泄压机构连接具体是，增压单元一2的出气管线上依次连接单流阀一7、平板阀四8后与立管连接，且在增压单元和单流阀一7的排气管线上设置有支管一，支管上连接有平板阀三6，在平板阀和立管之间的排气管线上设置有支管二，支管二上连接有平板阀五9。所述的增压单元二3与高压储气单元12连接具体是，增压单元二3的出气管线上连接有平板阀一4，增压单元二3经平板阀一4与高压储气单元12连接，且高压储气单元12的排气管线上依次连接有单流阀二11、平板阀六10和针阀14，针阀14的出口端连接至立管。所述的泄压机构是指由平板阀二5、平板阀三6、单流阀一7、平板阀四8、平板阀五9、平板阀六10、单流阀二11、针阀14和连接这些部件之间的各个管线所构成的整体机构。所述的增压单元二3还经平板阀二5与增压单元一2的出气管线连接。所述的高压储气单元12为多个。所述的供气单元1是空气压缩机。所述的增压单元是增压机。所述的高压储气单元12是储气罐。实施例2一种用于提高气体钻井携砂能力的方法，包括地面设备的连接方法、高压储气单元压力补充方法、高压储气单元排气提高井筒气体流量的方法。所述地面设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高气体钻井携岩能力的装置，其特征在于：包括供气单元（1）、增压单元、泄压机构、高压储气单元（12）、排气管线和立管，所述的供气单元（1）、增压单元和泄压机构依次连接，且泄压机构和高压储气单元（12）并联在增压单元的出口端，泄压机构的排气管线和高压储气单元（12）的排气管线汇合后接入立管，在立管处接有流量计，立管的出口端用于与井口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高气体钻井携岩能力的装置，其特征在于：包括供气单元（1）、增压单元、泄压机构、高压储气单元（12）、排气管线和立管，所述的供气单元（1）、增压单元和泄压机构依次连接，且泄压机构和高压储气单元（12）并联在增压单元的出口端，泄压机构的排气管线和高压储气单元（12）的排气管线汇合后接入立管，在立管处接有流量计，立管的出口端用于与井口连通。


2.根据权利要求1所述的一种提高气体钻井携岩能力的装置，其特征在于：所述的增压单元为两个，分别是增压单元一（2）和增压单元二（3），增压单元一（2）与泄压机构连接，增压单元二（3）与高压储气单元（12）连接。


3.根据权利要求2所述的一种提高气体钻井携岩能力的装置，其特征在于：所述的增压单元一（2）与泄压机构连接具体是，增压单元一（2）的出气管线上依次连接单流阀一（7）、平板阀四（8）后与立管连接，且在增压单元和单流阀一（7）的排气管线上设置有支管一，支管上连接有平板阀三（6），在平板阀和立管之间的排气管线上设置有支管二，支管二上连接有平板阀五（9）。


4.根据权利要求2或3所述的一种提高气体钻井携岩能力的装置，其特征在于：所述的增压单元二（3）与高压储气单元（12）连接具体是，增压单元二（3）的出气管线上连接有平板阀一...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖兵，颜小兵，邓虎，范黎明，李宬晓，董仕明，颜海，刘殿琛，李刚，黄述春，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51