一种粒子钻井方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到油气钻井工程技术领域，尤其涉及一种粒子钻井方法。
【背景技术】
[0002]常规的钻井方法是利用井底钻头的钻压和旋转实现机械破岩，达到钻进的目的，这种方式在遇到深部硬地层和强研磨地层时，仅依靠钻头的机械作用进行破岩，泥浆的作用只是携带岩肩，无法实现水力加机械的联合破岩效果，存在钻速慢、周期长、成本高的问题。近年来，粒子冲击钻井技术作为一项革命性的提速技术，得到了广泛的应用；粒子冲击钻井是一种通过将直径1-3毫米的球形钢粒注入井底，以辅助破碎深部硬地层和强研磨地层的钻井技术。粒子冲击钻井效果的好坏，其中一个关键因子便是粒子注入装置，现有技术的粒子注入装置通常采用单高压罐式注入结构，无法实现粒子连续注入；且高压罐重量和体积较大，运输不方便，高压区覆盖面广，安全风险高；此外，还存在地面单位面积承压大，需通过水泥固化加强地基，耗时长、费用高的问题。因此亟需研制一种可实现粒子连续注入，且运输方便、安全性高的注入装置，以满足现场需求。
[0003]公开号为CN 203742449U，公开日为2014年07月30日的中国专利文献公开了一种粒子立式注入装置，其特征在于:包括高压容器，高压容器的上部设置进料管，底部设置出料管，出料管上设置倾斜出口，高压容器内设置旋转轴，旋转轴上设置螺旋齿，旋转轴和高压容器的顶部和底部之间分别设置上密封体和下密封体，上密封体和旋转轴之间、下密封体和旋转轴之间均设置轴承，上下端的轴承外侧分别设置上端盖和下端盖，上端盖上轴向设置泄压孔，旋转轴底部通过联轴器连接电机，电机通过支撑筋固定在支腿上，高压容器固定在支腿上，倾斜出口连接高压液动阀，高压液动阀连接高压三通。该专利文献公开的粒子立式注入装置，虽然可使粒子均匀下落，避免粒子在高压容器底部堆积，但是，采用单高压容器注入仅能粒子间断性注入，无法实现粒子连续注入；采用的高压容器重量和体积较大，造成地面单位面积承压大，需通过水泥固化加强地基，耗时长、费用高和运输不便，并且装置高压区覆盖面大，安全风险高。
[0004]公开号为CN 103195363A，公开日为2013年07月10日的中国专利文献公开了一种负压射流式粒子冲击钻井注入装置，包括高压粒子注入罐，高压粒子注入罐顶部设置进料口，底部设置出料口，其特征在于:进料口一侧安装平衡压力射流管，平衡压力射流管一端设置射流防堵喷头，另一端置于主管汇顶部，射流防堵喷头位于高压粒子注入罐底部，出料口底部设置负压粒子注入管，负压粒子注入管一端设置喷嘴，喷嘴连通主管汇，主管汇底部设置调节管，调节管末端连通负压粒子注入管出口，调节管内设置调节阀。该专利文献公开的负压射流式粒子冲击钻井注入装置，采用自旋转式射流防堵喷头，对高压粒子注入罐出料口实现全方位、多角度搅动，能够解决高压粒子注入罐底部堵塞问题；但是，其采用单高压容器注入仅能粒子间断性注入，无法实现粒子连续注入；采用的高压容器重量和体积较大，造成地面单位面积承压大，需通过水泥固化加强地基，耗时长、费用高和运输不便，并且装置高压区覆盖面大，安全风险高。
[0005]公开号为CN 102619468A，公开日为2012年08月01日的中国专利文献公开了一种粒子冲击钻井注入装置，包括地面高压主管线、分流管线、分流管线控制阀、钢粒储存罐、液动(或手动)加料阀、储存罐泄压管线、储存罐泄压控制阀、钢粒、螺旋推进机、钢粒注入控制阀及限流装置，其特征在于:所述的限流装置设置在分流管线之后，分流管线控制阀设置在地面高压主管线和钢粒储存罐之间，储存罐泄压控制阀在钢粒储存罐与钻井液池之间，所述的螺旋推进机位于钢粒储存罐之下，钢粒注入控制阀位于螺旋推进机与地面高压主管线之间。该专利文献公开的粒子冲击钻井注入装置，采用左、右两套完全相同、各自独立的注入装置，通过交替重复使用，虽然也实现了粒子连续注入，但是，实际使用中，注入装置中的螺旋推进机内的粒子易结块，堵塞螺旋推进机，导致其无法实现粒子的正常注入；采用的钢粒储存罐重量和体积较大，造成地面单位面积承压大，需通过水泥固化加强地基，耗时长、费用高和运输不便，并且装置高压区覆盖面大，安全风险高。
[0006]近年来，粒子钻井的方法得到广泛的应用，粒子钻井方法主要涉及到的装置有注入装置和回收装置，其中回收装置主要包括井队振动筛、射流混浆器、磁选机、振动筛、岩肩储存漏斗、泥浆罐和静止储罐。整个钻井工作过程为:通过注入装置将粒子和泥浆混合物注入到井内进行钻井，从井内返出的粒子、岩肩和泥浆混合物依次通过井队振动筛、射流混浆器和磁选机，磁选机将粒子从岩肩和泥浆混合物中分离出来，然后栗送至静止储罐内备用，剩下的岩肩和泥浆混合物通过振动筛筛选后，岩肩落入岩肩储存漏斗内，泥浆落入泥浆罐内备用，至此完成了一次钻井周期。
[0007]采用这种粒子钻井方法，不仅回收装置中的射流混浆器、振动筛、岩肩储存漏斗以及配套的低压管线极易发生钻井液泄漏，造成环境污染；而且存在设备多，安装位置分散，安装复杂，耗时较长，维护成本较高的缺点。
[0008]公开号为CN 102022078A，公开日为2011年04月20日的中国专利文献公开了一种新型的钻井方法，其特征是:在钻井栗的栗出管路上连接一套粒子注入系统，使要注入井内的高压泥浆中不断地混入坚硬的粒径在2-8_范围的粒子，其沿钻柱下行直到钻头，在水眼处得以加速，以极高的速度冲击岩石，从而达到机械与粒子冲击联合破岩的效果，提高坚硬地层中的钻进速度，在井口泥浆返回管路中连接一套粒子分离系统，将金属颗粒从井底返回的混合液中分离出来，重复循环利用。
[0009]该专利文献公开的钻井方法，为了能够提高粒子注入效率，采用了两套能分别单独工作的注入装置，但是该方法中涉及的设备繁多、结构复杂、安装不便，不易操作；该方法中涉及的螺旋推进机内的粒子易结块，堵塞螺旋推进机，导致其无法实现粒子的正常注入；采用的注入装置重量和体积较大，造成地面单位面积承压大，需通过水泥固化加强地基，耗时长、费用高和运输不便，并且装置高压区覆盖面大，安全风险高；两套注入装置各自独立，不能有机联系在一起，增大了与粒子分离系统和粒子输送系统相互间的配合难度，实质上限制了粒子的钻井效率。
【发明内容】
[0010]本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种粒子钻井方法，本发明将井内返出的粒子、岩肩和泥浆混合物利用流体能量通过井口的出口装置直接引流至磁选机内，进行粒子分离储存，有效解决了现有技术中岩肩和泥浆直接栗至井队振动筛带来的泥浆泄漏点多的问题，极大的降低了环境污染风险。
[0011]本发明通过下述技术方案实现:
一种粒子钻井方法，包括粒子注入步骤和粒子回收步骤，其特征在于:
a、所述粒子注入步骤是指采用注入装置将泥浆和粒子注入井内；
b、所述粒子回收步骤是指从井内返出的粒子、岩肩和泥浆混合物依靠流体能量通过钻台井口的出口装置经管线直接引流至回收装置，再由回收装置内的磁选机将分离出来的粒子送入储罐内，岩肩和泥浆混合物送入泥浆罐内；
c、将储罐内的粒子输送至注入装置，通过注入装置注入到井内再次钻井，形成一个粒子冲击钻井循环。
[0012]所述粒子注入步骤中的粒子注入速度为0.5-10kg/s。
[0013]所述粒子注入步骤中的粒子注入压力为5_55MPa。
[0014]所述储罐为旋转储罐，包括罐体、位于罐体内的叶片、支撑架、筛桶和驱动罐体旋转的电机，叶片和支撑架固定连接在罐体的内壁上，筛桶通过支撑架与叶片连接。
[0015]所述注入装置为双注入栗连续注入装置，包括通过高压管线与钻井立管连接的粒子混合料斗，粒子混合料斗内设置有换向管，换向管上连接有驱动换向管左右摆动的摆动液压缸，粒子混合料斗上连接有第一输送缸和第二输送缸，换向管一端与高压管线连通，另一端与第一输送缸或第二输送缸连通，粒子注入时，首先启动第一液压缸、第二液压缸和摆动液压缸，第一液压缸进入添注冲程，摆动液压缸将换向管摆动到第二输送缸处并连通，粒子和泥浆进入第一输送缸内；同时第