旋叶式粒子钻井注入装置设计与研究

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1、石油机械2014年第42卷第8期CHINAPETR0LEUMMACHINERY一37一●钻井技术与装备旋叶式粒子钻井注入装置设计与研究李建波邢雪阳李书霞周毅蔡春雷李庆陆(1．中国石油大学(华东)石油工程学院2．湖南大学机械与运载工程学院)摘要：针对粒子冲击钻井技术中粒子注入装置结构复杂、加工难度大、成本高、拆装检修困难以及高压旋转密封结构发热严重等问题，设计了一种旋叶式粒子注入系统高压钢粒注入装置。该装置能实现钢粒均匀、稳定注入，并具有降温、防堵功能。试验结果表明，在50r／min、20MPa条件下，注入装置稳定运行280min，密封性能

2、满足设计要求，采用的循环冷却结构可有效解决密封结构发热严重的问题，粒子的注入体积分数可通过叶片转速控制，初步实现了粒子钻井注入装置预期设计功能，对粒子冲击钻井技术在我国深井硬地层钻井的推广应用具有一定意义。关键词：粒子冲击钻井；粒子注入系统；注入装置；旋转叶片；密封结构中图分类号：TE242文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．08．009ResearchandDesignofInjectionDeviceforRotaryVaneParticleImpactDrillingLiJianboXi

3、ngXueyangLiShuxiaZhouYiCaiChunleiLiQinglu(1．SchoolofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying；2．CollegeofMechanicalandVehicleEngineer—ing，HunanUniversity)Abstract：Toaddresstheissuesofparticleinjectiondevicestructureincludingcomplexstructure，highpro-cessingd

4、ificulty，highcost，dificultmaintenanceandhightemperatureofhighpressurerotarysealstructure，ahighpressurerotary-vanetypeparticleinjectiondeviceisdesigned．Thedeviceisabletoinjectsteelparticlesuni_formlyandstablyandhasthefunctionsofcoolingandanti—blocking．Laboratorytestsshowth

5、attheinjectiondevicehasstablyrunfor280minundertherevolvingspeedof50r／minandthepressureof20MPa．Thesealingperform-ancehasmetthedesignrequirements．Theadoptedcirculatingcoolingmechanismcouldeffectivelycooldownthehightemperatureofsealstructure．Thevolumefractionofinjectedpartic

6、lescouldbecontrolledthroughthebladespeed．Thus，thedesigneddeviceinitiallyachievetheexpecteddesignfunctionoftheparticleinjectiondevice，whichisofcertainsignificanceforthepromotionandapplicationofparticleimpactdrillingtechnologyinhardfor-mariondrillingofdeepwells．Keywords：par

7、ticleimpactdrilling；particleinjectionsystem；injectiondevice；rotatingblades；sealstF11ctt】re击钻井系统。多次现场试验结果表明，使用该技术0引言能够有效提高深井硬地层的机械钻速。目前，中国石油大学(华东)徐依吉等-4]研制出国内首套粒子冲击钻井技术是一种新兴的前沿钻井技粒子冲击钻井系统，并且在西南油气田龙岗022一术，目的在于提高深井硬地层及高研磨性地层的机H7井成功地进行了国内首次粒子冲击钻井技术现械钻速。国外仅美国PDTI公司卜研制出粒子冲场试验。$

8、基金项目：中国石油天然气集团公司重点项目“粒子冲击钻井技术研究”(2010A一4201)。一38一石油机械2014年第42卷第8期粒子冲击钻井技术是通过钻井液的水力能量与其携带的体积分数为1．