粒子冲击钻井系统研究初探

石 油 机 械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 0年 第 3 8卷 第 5期 ●专题研究 粒 子 冲击 钻 井 系统 研 究初 探 陈熹谬 张 杨 温荣林 ( 北京化 工大学机 电工程学院) 摘要 介绍 了粒子冲击钻井系统 的原理及优势，并对美国 P a r t i c l e D r i l l i n g T e c h n o l o g i e s ，I n c ． 粒子冲击钻井系统的相关技术和现场试验情况做 了论述 ，结合 国内的研究成果 ，阐述 了粒子冲击 钻井系统的 3大组成部分：粒子冲击钻井钻头、粒子注入 系统和粒子 回收处理 系统的组成及其相 应的工艺流程。粒子冲击钻井系统及相关项 目的研 究，为国 内深井、超深井钻 井速度 的进一步提 高提供 了一种全 新 的思路和 办 法。 关键词 粒子冲 击钻 井 钻 头 注 入 系统 处理 系统 钻井工艺中提高在坚硬地层中的机械钻速 ，摆 脱其带来的钻头使用寿命短 、作业成本高 、周期长 以及井斜等问题一直是钻井技术人员所追求的。随 着国内深井 、超深井数量的增加 ， 这一问题 的解决 变得更为迫切。粒子冲击钻井正是为了实现上述追 求 而开发 的一种新 型钻 井技术 。该技 术 配套 的粒子 冲击钻井系统就是依赖钻井液 的水力能量与其携带 的圆形坚硬钢颗粒的联合作用来快速破碎岩层。与 常规钻井技术不同，这一过程不是靠钻压和扭矩实 现机械破岩 ，而是通过粒子注入系统在钻井泵与立 管之间将粒子加入钻井液中， 使其沿钻柱下行 ，并 在专 门设计 加工 的具 有特 制切 削刃钻 头 的喷嘴处 得 以加速，以极高的速度冲击地层 ，产生高应力 ，使 得岩层破碎。岩层破碎之后，钢颗粒和钻屑通过钻 井液循环到地面 ， 之后通过粒子 回收装置将钢颗粒 分离出来 ，以便再次注入循环的钻井液中。国外 的 试验表明，粒子钻井装置较传统钻井技术的钻进速 度快 3 ～ 5 倍 ，大大缩短了操作时间，节省了人力 、 燃料 、租金以及其他钻井消耗 I 4 j 。 1 国外粒子冲击钻井系统研 究现状 粒 子 冲击 钻 井 系 统 由美 国 P a n i c l e D r i l l i n g T e c h n o l o g i e s ，I n c ． 2 0 0 3年开始独 立研发 ，2 0 0 5年 开始在他们的实验室和斯伦贝谢的实验室先后进行 了 1 2次 全尺 寸试验 ，2 ......