一种波导管及毫米波钻井设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种波导管及毫米波钻井设备，该波导管包括内层管和套设在内层管外的外层管，内层管用于向井筒内通入毫米波，外层管用于向井筒内通入的气体，以吹扫钻井过程中产生的颗粒物及吹扫粘附于井壁和井筒内管道上的颗粒物。本实用新型专利技术通过波导管将毫米波能量束与高压气体组合进行钻井并吹扫钻井所产生的岩粉和粘附于井壁和井筒内管道上的颗粒物，使得颗粒物向上流动，以实现了在钻井过程中对岩石粉尘及时处理的目的，进而避免岩石粉尘堵塞井道，从而保证了钻井速度，大大提高钻井效率。

A waveguide and millimeter wave drilling equipment

【技术实现步骤摘要】
一种波导管及毫米波钻井设备
本技术涉及钻井
，具体而言，涉及一种波导管及毫米波钻井设备。
技术介绍
目前，机械旋转钻井技术已基本成熟，多年来，机械旋转钻井技术在石油和天然气的勘探开发中发挥了巨大的作用。近年来，随着深部地层中埋藏的常规和非常规油气以及高温岩体地热能源的开发利用，所钻深井数量逐年增加，但深部地层岩石致密坚硬、可钻性差，应用机械旋转钻井技术进行钻井施工机械钻速极慢，钻头磨损严重，起下更换钻头频繁，严重影响了钻井时效，钻井施工成本呈指数增长。面对日益复杂的钻井地质条件和对钻井技术提出“优、快、省、HSE”的要求，为解决深部地层坚硬岩石破岩难题，钻井技术不断革新。自20世纪60年代激光技术兴起以来，国内外专家学者对1～10μm波长的激光定向能钻井方法进行了50多年的研究，虽然理论研究证实激光钻井方法可显著提高机械钻速，降低钻井施工成本，但至今仍未见到穿透深度超过1米的任何文字记录，更未能付诸现场应用。毫米波（MMV，millimeterwave）是指波长为1～10毫米的电磁波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波钻井技术可克服深度或高温旋转钻井的限制，是一种新型且高效的钻井技术手段。由毫米波发生器产生的毫米波顺着导波管直接作用于正下方的岩石，借助毫米波的加热作用，加热岩石，当温度从1000℃到3500℃的范围内，常见的岩石将会出现熔融和气化，随着温度的升高，最终全部气化并随着气体带离，从而实现钻进。毫米波钻井技术是一种新型的钻井技术，然而在目前情况下，毫米波钻井在钻井过程中会不可避免的出现粉尘，粉尘处理不及时可能会堵塞通道影响钻进速度的问题。
技术实现思路
鉴于此，本技术提出了一种波导管及毫米波钻井设备，旨在解决现有毫米波钻井过程中出现的粉尘处理不及时造成堵塞通道影响钻进速度的问题。一方面，本技术提出了一种波导管，所述波导管包括内层管和套设在所述内层管外的外层管，所述内层管用于向井筒内通入毫米波，以熔融并气化岩石，所述外层管用于向所述井筒内通入的气体，以吹扫钻井过程中产生的岩粉颗粒物以及粘附于所述井筒的井壁和所述井筒内管道上的颗粒物。进一步地，上述波导管，所述外层管上沿其轴向设有若干圈气孔组合，各圈气孔组合均包括若干个沿所述外层管的周向设置的气孔，用以向所述外层管的四周排出气体，以吹扫钻井过程中产生的颗粒物以及粘附于所述井筒的井壁和所述井筒内管道上的颗粒物。另一方面，本技术还提出了一种毫米波钻井设备，该设备设置有上述波导管。进一步地，上述毫米波钻井设备，该设备还包括：除尘装置；其中，所述井筒的上方设有罩体，用以罩设在所述井筒的上方以使所述罩体和所述井筒之间围设形成密闭空间；所述除尘装置与所述密闭空间相连通，用以接收携带有颗粒物的气体，并对携带有颗粒物的气体进行除尘。进一步地，上述毫米波钻井设备，所述除尘装置包括：壳体和过滤器；其中，所述壳体上设有与所述密闭空间相连通的输入口，用以接收携带有颗粒物的气体；所述过滤器设置在所述壳体内，且位于所述输入口和所述壳体的出气口之间，用以对输入至所述壳体内的带有颗粒物的气体进行过滤，过滤后的气体经所述出气口输出。进一步地，上述毫米波钻井设备，所述过滤器包括一级过滤网、二级过滤网、三级过滤网，三者自所述输入口至所述出气口依次设置，用以依次过滤所述气体携带的直径自大至小的颗粒物；所述一级过滤网、所述二级过滤网、所述三级过滤网的孔径满足如下条件：10mm＞φ1＞1mm＞φ2＞10-2mm＞φ3＞10-5mm；其中，φ1为所述一级过滤网的孔径；φ2为所述二级过滤网的孔径；φ3为所述三级过滤网的孔径。进一步地，上述毫米波钻井设备，所述壳体的底部设有排出口，用以排出所述过滤器过滤出来的颗粒物；所述排出口的下方设有颗粒收集器，用以接收所述排出口排出的颗粒。进一步地，上述毫米波钻井设备，该设备还包括：毫米波波源；气源；连接管，其设置在所述波导管的输入端上，并且，所述连接管分别与所述气源、所述毫米波波源相连通，用以收集所述气源排出的气体和所述毫米波波源排出的毫米波，并将气体和毫米波送入所述波导管内；隔离器，其设置在所述连接管和所述毫米波波源之间，用以对所述波导管内通入的毫米波进行杂波分离，并对所述连接管和所述毫米波波源进行隔离；密封件，其设置在所述连接管和所述波导管之间，用以密封所述波导管和所述连接管的连通处。进一步地，上述毫米波钻井设备，所述连接管包括：内通道，输入端与所述毫米波波源相连通，输出端与所述内层管相连通；套设在所述内通道外部的外通道，用以将所述气源排出的气体送入所述外层管内；分支通道，其设置在所述外通道上且与所述外通道轴向呈夹角设置，所述分支通道与所述气源相连通，用以将所述气源排出的气体送入所述外通道内。进一步地，上述毫米波钻井设备，该设备还包括：定向器，其设置在为柔性管的波导管的输出端处，用以对所述波导管进行输出定向，以引导所述波导管输出的毫米波转向实现不同方向上的钻井；钻头，其与所述波导管的输出端相连通。本技术提供的波导管和毫米波钻井设备，通过波导管的内层管向井筒内通入毫米波，以熔融并气化岩石，进而实现钻井；通过波导管的外层管向井筒通入的气体，以吹扫钻井过程中产生的颗粒物以及粘附于井筒的井壁和井筒内管道上的颗粒物，进而对侧钻过程中产生的岩石粉尘进行吹扫，也就是说，波导管将毫米波能量束与高压气体组合进行钻井，以便在钻井的同时吹扫钻井过程中产生的颗粒物以及粘附于井筒的井壁和井筒内管道上的颗粒物，使得颗粒物向上流动，以实现了在钻井过程中对岩石粉尘及时处理的目的，进而避免岩石粉尘堵塞井道，从而保证了钻井速度，大大提高钻井效率。进一步地，本技术提供的毫米波钻井设备，通过罩体和井筒之间围设形成密闭空间，以密封井筒，进而避免井筒内的携带有颗粒物的气体的逸散，从而防止侧钻过程中产生的岩石粉尘进入大气而污染环境；通过与密闭空间相连通的除尘装置接收携带有颗粒物的气体，并对携带有颗粒物的气体进行除尘，同时还保证了井内气压的正常。也就是说，罩体和井筒之间围设形成密闭空间，除尘装置接收密闭空间排出的携带有颗粒物的气体，并对其进行分离除尘，以避免岩石粉尘污染空气。同时，该设备亦可对井筒内的其他颗粒物进行分离去除，以避免其排出污染空气。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术实施例提供的毫米波钻井设备的结构示意图；图2为本技术实施例提供的连接管的结构示意图；图3为图2中A-A处的剖面图；图4为本技术实施例提供的波导管的结构示意图；图5为图4中B-B处的剖面图；图6为本技术实施例提供的波导管的又一结构示意图；图7为本技术实施例提供的除尘装置的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波导管，其特征在于，所述波导管（5）包括内层管（51）和套设在所述内层管（51）外的外层管（52）；其中，/n所述内层管（51）用于向井筒（10）内传输毫米波，以熔融并气化岩石，所述外层管（52）用于向所述井筒（10）内通入气体，以吹扫钻井过程中产生的颗粒物以及粘附于所述井筒（10）的井壁和所述井筒（10）内管道上的颗粒物。/n

【技术特征摘要】
1.一种波导管，其特征在于，所述波导管（5）包括内层管（51）和套设在所述内层管（51）外的外层管（52）；其中，
所述内层管（51）用于向井筒（10）内传输毫米波，以熔融并气化岩石，所述外层管（52）用于向所述井筒（10）内通入气体，以吹扫钻井过程中产生的颗粒物以及粘附于所述井筒（10）的井壁和所述井筒（10）内管道上的颗粒物。


2.根据权利要求1所述的波导管，其特征在于，
所述外层管（52）上沿其轴向设有若干圈气孔组合（521），各圈气孔组合（521）均包括若干个沿所述外层管（52）的周向设置的气孔（5211），用以向所述外层管（52）的四周排出气体，以吹扫钻井过程中产生的颗粒物以及粘附于所述井筒（10）的井壁和所述井筒（10）内管道上的颗粒物。


3.一种毫米波钻井设备，其特征在于，设置有如权利要求1或2所述的波导管（5）。


4.根据权利要求3所述的毫米波钻井设备，其特征在于，还包括：除尘装置（7），其中，
所述井筒（10）的上方设有罩体（11），用以罩设在所述井筒（10）的上方以使所述罩体（11）和所述井筒（10）之间围设形成密闭空间（12）；
所述除尘装置（7）与所述密闭空间（12）相连通，用以接收携带有颗粒物的气体，并对携带有颗粒物的气体进行除尘。


5.根据权利要求4所述的毫米波钻井设备，其特征在于，所述除尘装置（7）包括：壳体（71）和过滤器（72）；其中，
所述壳体（71）上设有与所述密闭空间（12）相连通的输入口（a），用以接收携带有颗粒物的气体；
所述过滤器（72）设置在所述壳体（71）内，且位于所述输入口（a）和所述壳体（71）的出气口（b）之间，用以对输入至所述壳体（71）内的带有颗粒物的气体进行过滤，过滤后的气体经所述出气口（b）输出。


6.根据权利要求5所述的毫米波钻井设备，其特征在于，
所述过滤器（72）包括一级过滤网（7211）、二级过滤网（7212）、三级过滤网（7213），三者自所述输入口（a）至所述出气口（b）依次设置，用以依次过滤所述气体携带的直径自大至小的颗粒物；
所述一级过滤网（7211）、所述二级过滤网（7212）、所述三级过滤网（721...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，李金刚，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13