CN113123744A - 一种气水混合洗井装置及洗井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气水混合洗井装置，包括：水泵；钻机，所述钻机的钻杆下端连接钻头，钻头上设有喷射口，钻杆内设有沿钻杆长度方向的连通孔，连通孔下端与钻头的喷射口连通，连通孔上端通过管道与水泵连通；还包括：气泵，所述气泵通过管道与连通孔上端连通。该装置在不污染环境和不需再次清洗的情况下，兼顾了洗井功率和对井壁泥皮的清洗干净程度。
Description
技术领域
本发明涉及一种气水混合洗井装置及洗井方法，属于洗井技术领域。
背景技术
地热洗井是指通过洗井工艺破坏和洗去泥浆在井壁形成的泥皮，使得与含水层连通的井壁裂缝开放，增加钻井的出水量和出水温度。现有洗井工艺主要分为两大类，分别为物理洗井和化学洗井。
化学洗井是指通过化学反应的溶解、分离及因化学变化产生的压力作用而达到破坏井壁泥皮，疏通堵塞的作用。如焦磷酸钠洗井、盐酸洗井、二氧化碳洗井等。但是通过化学洗井所使用的化学物质会造成环境污染，并且最后都要用清水再次清洗，直到水清砂净为止；
为了解决化学洗井污染环境和需再次清洗的问题，所属领域的技术人员进行了多种尝试，采用物理洗井方法对温泉钻井进行洗井。
物理洗井的方法为：通过洗井设备产生的抽、压和冲击、震荡作用破坏井壁泥皮。如破壁枪洗井、活塞洗井、压缩空气洗井等。
破壁枪洗井是采用比井眼直径小50-80mm的钢管，上面钻有细孔，利用泥浆泵高压、高流速的水流冲刷井壁。
活塞洗井也叫拉活塞，就是用略大于井径的软性材料在产水井段反复上下抽动。拉活塞要分段进行。井管强度不够，易被活塞拉坏。在细粒产水层中易引起大量进砂。
压缩空气洗井就是用压风机将井内的液体排出，利用地层水和井筒中空气的压力差来破坏井壁的泥并。动水位过深不适合。
但是，在温泉钻井中，为了获得足够温度的水，通常会将温泉钻井的深度打超2000米，现有的物理洗井工艺用于温泉洗井时，为了对井壁的泥皮产生足够的冲击以破坏泥皮，必须将泥浆泵、活塞和气泵加大功率，对于破壁枪洗井和压缩空气洗井产生的问题是需要增加成本投入，对于活塞洗井产生的问题除了需要增加成本投入外，由于活塞功率增大还会使井管更容易被破坏，在细粒产水层中还易引起大量进砂。
上述技术问题的存在，是由于机械洗井本身的特性造成的，目前是不可克服的。
现有的洗井工艺，由于技术思路本身具有缺陷，导致了在不污染环境和不需再次清洗的情况下，洗井功率和对井壁泥皮的清洗干净程度始终得不到兼顾。
该技术难题的存在，阻碍了现有技术的进一步发展。同时，由于这一问题是现有技术的技术思路本身的缺陷带来的，现有技术也无法解决这个具有技术矛盾的技术问题，因此，要求在不污染环境和不需再次清洗的情况下，同时只需要较低的洗井功率，是所属技术领域一直渴望解决但是始终未能获得成功的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种气水混合洗井装置及洗井方法，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种气水混合洗井装置，包括：
水泵；
钻机，所述钻机的钻杆下端连接钻头，钻头上设有喷射口，钻杆内设有沿钻杆长度方向的连通孔，连通孔下端与钻头的喷射口连通，连通孔上端通过管道与水泵连通；
还包括：
气泵，所述气泵通过管道与连通孔上端连通。
进一步地，还包括：
第一电动阀门，所述第一电动阀门设置在水泵与连通孔之间的管道上；
第二电动阀门，所述第二电动阀门设置在气泵与连通孔之间的管道上；
控制器，所述控制器与第一电动阀门电连接，控制器与第二电动阀门电连接。
进一步地，还包括：
水压传感器，所述水压传感器设置在第一电动阀门与连通孔之间的管道上，水压传感器与控制器电连接；
气压传感器，所述气压传感器设置在第二电动阀门与连通孔之间的管道上，气压传感器与控制器电连接。
进一步地，还包括：
气水混合器，所述水泵与气泵共同通过气水混合器与连通孔连通。
进一步地，所述气水混合器包括：
壳体，所述壳体为圆柱形，壳体上表面设有气水混合喷射口，气水混合喷射口通过管道与连通孔连通，壳体下表面设有进气口和进水口，进气口通过管道与气泵连通，进水口通过管道与水泵连通；
叶轮，所述叶轮与壳体的内腔相匹配，叶轮转动安装在壳体的内腔中，叶轮转轴与壳体中轴线平行。
一种气水混合洗井方法，所述洗井方法为：洗井时向钻井待清洗处输送气水混合物冲刷井壁。
进一步地，气水混合物通过钻杆向钻头喷射口输送。
本发明的有益效果是：
1） 本发明在不增加洗井功率的情况下，通过水泵与气泵产生气水混合物，然后通过钻头向待清洗的钻孔井壁使用气水混合物冲洗，气水混合物中的气泡高速冲撞井壁泥皮产生空泡效应，使泥皮被冲刷干净，进而使得与含水层连通的井壁裂缝开放，增加钻井的出水量和出水温度，节约了洗井成本；由于不使用化学洗井工艺，不会对环境产生污染，也无需再次清洗，解决了所属技术领域长久渴望解决的技术难题；
2） 本发明通过第一电动阀门控制水泵向钻头输送的水压，通过第二电动阀门控制向钻头输送的气压；
3） 本发明通过水压传感器检测水泵向钻头输送的水压，形成反馈，使得水压控制更加精确，通过气压传感器检测气泵向钻头输送的气压，形成反馈，使得气压控制更加精确；
4） 如果直接将气管和水管并接在一起，所形成的气水混合物气泡较大，且不均匀，对井壁泥皮的清洗效果较差，本发明通过气水混合器将气与水均匀混合，使喷射到钻孔井壁的水流充满气泡，且气泡更小更均匀，使气水混合物对钻孔井壁的泥皮冲刷效果更好；
5） 本发明通过气流和水流自身压力推动叶轮转动，无需外界供能，叶轮转动带动气流和水流混合均匀，并且将气泡切割得更小，从而达到产生更小更均匀气泡且对钻孔井壁的泥皮冲刷效果更好的效果。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的气水混合器的结构示意图；
图3为本发明实施例的电路连接框图。
具体实施方式
本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：
使用气水混合物洗井，气水混合物中的气泡高速冲撞钻井5井壁泥皮产生空泡效应，使泥皮被冲刷干净，进而使得与含水层连通的井壁裂缝开放，增加钻井5的出水量和出水温度，由于不使用化学洗井工艺，不会对环境产生污染，也无需再次清洗。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施实例1：参考图1至图3，一种气水混合洗井装置，包括：水泵2；钻机1，所述钻机1的钻杆1-1下端连接钻头1-2，钻头1-2上设有喷射口，钻杆1-1内设有沿钻杆1-1长度方向的连通孔，连通孔下端与钻头1-2的喷射口连通，连通孔上端通过管道与水泵2连通；还包括：气泵3，所述气泵3通过管道与连通孔上端连通。
第一电动阀门2-1设置在水泵2与连通孔之间的管道上；第二电动阀门3-1设置在气泵3与连通孔之间的管道上；控制器6与第一电动阀门2-1导线连接或无线连接，控制器6与第二电动阀门3-1导线连接或无线连接。
水压传感器2-2设置在第一电动阀门2-1与连通孔之间的管道上，水压传感器2-2与控制器6导线连接或无线连接；气压传感器3-2设置在第二电动阀门3-1与连通孔之间的管道上，气压传感器3-2与控制器6导线连接或无线连接。
水泵2与气泵3共同通过气水混合器4与连通孔连通。
气水混合器4包括：壳体4-1，所述壳体4-1为圆柱形，壳体4-1上表面设有气水混合喷口4-5，气水混合喷口4-5通过管道与连通孔连通，壳体4-1下表面设有进气口4-4和进水口4-3，进气口4-4通过管道与气泵3连通，进水口4-3通过管道与水泵2连通；叶轮4-2，所述叶轮4-2与壳体4-1的内腔相匹配，叶轮4-2转动安装在壳体4-1的内腔中，叶轮4-2转轴与壳体4-1中轴线平行。
一种气水混合洗井方法，洗井方法为：洗井时向钻井待清洗处输送气水混合物冲刷井壁。
进一步地，气水混合物通过钻杆1-1向钻头1-2喷射口输送。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种气水混合洗井装置，包括：
水泵（2）；
钻机（1），所述钻机（1）的钻杆（1-1）下端连接钻头（1-2），钻头（1-2）上设有喷射口，钻杆（1-1）内设有沿钻杆（1-1）长度方向的连通孔，连通孔下端与钻头（1-2）的喷射口连通，连通孔上端通过管道与水泵（2）连通；
其特征在于，还包括：
气泵（3），所述气泵（3）通过管道与连通孔上端连通。
2.根据权利要求1所述气水混合洗井装置，其特征在于，还包括：
第一电动阀门（2-1），所述第一电动阀门（2-1）设置在水泵（2）与连通孔之间的管道上；
第二电动阀门（3-1），所述第二电动阀门（3-1）设置在气泵（3）与连通孔之间的管道上；
控制器（6），所述控制器（6）与第一电动阀门（2-1）电连接，控制器（6）与第二电动阀门（3-1）电连接。
3.根据权利要求2所述气水混合洗井装置，其特征在于，还包括：
水压传感器（2-2），所述水压传感器（2-2）设置在第一电动阀门（2-1）与连通孔之间的管道上，水压传感器（2-2）与控制器（6）电连接；
气压传感器（3-2），所述气压传感器（3-2）设置在第二电动阀门（3-1）与连通孔之间的管道上，气压传感器（3-2）与控制器（6）电连接。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述气水混合洗井装置，其特征在于，还包括：
气水混合器（4），所述水泵（2）与气泵（3）共同通过气水混合器（4）与连通孔连通。
5.根据权利要求4所述气水混合洗井装置，其特征在于，所述气水混合器（4）包括：
壳体（4-1），所述壳体（4-1）为圆柱形，壳体（4-1）上表面设有气水混合喷口（4-5），气水混合喷口（4-5）通过管道与连通孔连通，壳体（4-1）下表面设有进气口（4-4）和进水口（4-3），进气口（4-4）通过管道与气泵（3）连通，进水口（4-3）通过管道与水泵（2）连通；
叶轮（4-2），所述叶轮（4-2）与壳体（4-1）的内腔相匹配，叶轮（4-2）转动安装在壳体（4-1）的内腔中，叶轮（4-2）转轴与壳体（4-1）中轴线平行。
6.一种气水混合洗井方法，其特征在于，所述洗井方法为：
洗井时向钻井待清洗处输送气水混合物冲刷井壁。
7.根据权利要求6所述的气水混合洗井方法，其特征在于，气水混合物通过钻杆（1-1）向钻头（1-2）喷射口输送。
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