旋叶式粒子钻井注入装置设计和研究.pdf

石 油 机 械 2014年 第42卷 第8期 CHINAPETR0LEUM MACHINERY 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、20 MPa条件下，注入装置稳定运行280min，密封性能满足设计要求，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 ：A doi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．08．009 ResearchandDesignofInjectionDevicefor RotaryVaneParticleImpactDrilling LiJianbo XingXueyang LiShuxia ZhouYi CaiChunlei LiQinglu (1．SchoolofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying；2．CollegeofMechanicalandVehicleEngineer— ing，HunanUniversity) Abstract：Toaddresstheissuesofparticleinjectiondevicestructureincludingcomplexsturcture，highpro- cessingdifficulty，highcost，difficultmaintenanceandhightemperatureofhighpressurerotarysealstructure，a highpressurerotary-vanetypeparticleinjectiondeviceisdesigned．Thedeviceisabletoinjectsteelparticlesuni_ formlyandstablyandhasthefunctionsofcoolingandanti—blocking．Laboratorytestsshowthattheinjectiondevice hasstablyurnfor280minundertherevolvingspeedof50r／minandthepressureof20MPa．Thesealingperform- ancehasmetthedesign requirements．Theadoptedcirculatingcoolingmechanism couldeffectivelycooldownthe hightemperatureofsealstructure．Thevolumefractionofinjectedparticlescouldbecontrolledthroughtheblade speed．Thus，thedesigneddeviceinitiallyachievetheexpecteddesignfunctionoftheparticleinjectiondevice， whichisofcertainsignificanceforthepromotion andapplicationofparticleimpactdrillingtechnologyinhardofr- mariondrillingofdeepwells． Keywords：particleimpactdrilling；particleinjection system；injecti