【技术实现步骤摘要】
一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及钻进
,具体是一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置及方法。
技术介绍
[0002]我国是最大的能源生产和能源消费大国,但石油、天然气等自主供应能力不足,而经过多年的高速发展,我国浅地层资源大部分已被开发,而在深部地层还存在大量油气资源以及取之不尽的地热能,为保持经济的高速发展、保障国家能源安全,深部地层资源的开发迫在眉睫。
[0003]深部地层资源存在于高温高压的地质环境下,须打深井、超深井等非常规井才能进行开采,单纯采用传统的机械旋转钻进会存在以下问题:深井、超深井钻进的地质条件复杂,钻进效率低下且易导致钻井事故;破岩工具受高温和驱动动力的影响,其性能和使用范围会受到极大影响;随着钻井深度的增加,井壁质量无法得到保证,且井斜一般也会加大,给钻井施工带来很多困难,施工难度增大。采用传统的钻进方式效率低下、钻井成本高,所以需要开发新的破岩技术。
[0004]利用高压电脉冲对岩石进行破碎,对于深井、超深井钻探而言具有破岩效率高、钻进成本低等优点,是目前为止极具发展潜力、接近工业化的破岩方式。国内外学者对高压电脉冲破岩进行了广泛的研究,设计除了多种破岩钻头,取得了很好的破岩效果。然而,对于传统旋转钻进与电脉冲破岩技术相结合的复合破岩研究很少,电脉冲
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机械复合钻头的PDC钻头参数与电极钻头的电极材料、电极间距、电极几何形状以及高压脉冲电源参数对破岩效率、能 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,包括与电缆(1)、钻井液管(22)固连的密封接头(21),在所述密封接头(21)下方连接有密封旋转器(20),所述密封旋转器(20)固定在上台架(19)上端面,并且与方钻杆(2)固连;钻杆(4)固连在所述方钻杆(2)下方,所述钻杆(4)下方接有电缆连接装置(17),电脉冲
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机械复合钻头(5)固连在所述电缆连接装置(17)的下方;电机直驱转盘(3)带动所述方钻杆(2)旋转,进而带动钻杆(4)与电脉冲
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机械复合钻头(5)旋转;所述电机直驱转盘(3)固定在中台架(18)上端面,所述上台架(19)下端面与所述中台架(18)上端面固连,底座(15)上端面与所述中台架(18)下端面固连;围压缸(16)固定在破岩缸(6)内部,所述破岩缸(6)与升降台(10)固连;所述升降台(10)安装在所述底座(15)中心部位,且下端与液压缸(11)固连;所述钻井液管(22)与钻井液泵(12)相连,所述钻井液泵(12)与钻井液缸(13)相连;所述电缆(1)与高压脉冲电源(8)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,所述密封旋转器(20)外圈与所述密封接头(21)、上台架(19)固连,所述密封旋转器(20)内圈与方钻杆(2)相连,在工作过程中实现动密封,保证钻井液的正常循环;所述升降台(10)上有若干T形槽,用于固定破岩缸(6)。3.根据权利要求2所述的一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,在所述密封旋转器(20)内圈与所述方钻杆(2)之间有力传感器(25),用于监测和反馈钻压至控制台(7),通过控制台(7)上的控制台触摸屏(701)调节参数从而获得稳定的钻压。4.根据权利要求1所述的一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,所述钻井液缸(13)安装有加热器(1301),通过控制台触摸屏(701)设置参数,最高可将钻井液加热到400℃,从而模拟真实井底高温。5.根据权利要求1所述的一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,所述高压脉冲电源(8)可通过控制屏(802)调节工作电压、频率、脉宽等参数;此外,高压脉冲电源(8)还设置了PLC按钮(801),用于转换电路结构和实现装置的急停。6.根据权利要求1所述的一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,所述中台架(18)与底座(15)的前面安装有前挡板门(23)、后面安装有后挡板门(24),前挡板门(23)与后挡板门(24)表面均采用耐高温的隔热材料,用于阻挡实验过程中飞溅的高温液体和岩屑,保证操作者的安全。7.根据权利要求1所述的一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,岩样(1601)固定在所述围压缸(16)内部,围压泵(9)通过油管将液压油输送至所述围压缸(16),以实现对高压环境的模拟;在破岩钻进实验过程中,围压缸(16)与岩样(1601)在破岩缸(6)中被钻井液完全浸没;所述破岩缸(6)与围压缸(16)相比,内径更大,高度更高,在接近破岩缸(6)底部处开有回流孔(603),回流管(14)连接回流孔(603),回流孔处安装有过滤网(601),将岩屑阻挡在所述破岩缸(6)内,所述回流管(14)末端连接流速调节阀(1401),用于调节钻井液回流速度;所述流速调节阀(1401)与钻井液缸(13)固连。8.根据权利要求8所述的一种用于电脉冲
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机械复合钻头的破岩钻进实验装置,其特征在于,所述钻井液泵(12)通过钻井...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘伟吉,胡海,祝效华,罗云旭,
申请(专利权)人:西南石油大学,
类型:发明
国别省市:
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