[发明专利]高温高压空气喷射破岩钻井的方法及装置

说明书

技术领域：本发明涉及的是空气钻井技术，具体涉及的是高温高压空气喷射破岩钻井的方法及装置。

背景技术：钻井技术是以挖、墩、钻的方法开采盐液地下水、煤炭和油气资源为目的的方法及技术，现已延续上千年的历史了。而以钻杆、金刚钻头和以水基为介质循环冷却排屑方法的钻井技术也有百年的历史了。尽管近些年来发展起来的空气钻井技术从费用和钻速都有所降低和提高，而设备庞大，钻井费用居高不下，钻进深度已经局限在12000米左右，已无法提高钻进深度，停滞不前。而以高温高压空气为循环介质传递动能及热能喷射破岩的方法及技术装置，堪称一场钻井技术的革命。它将以无钻杆、无钻头的方式展现在人们的眼前，为大力开发地球深部万米以下的干热岩石浆体中上千度巨大高品位热能资源奠定了技术保障，为改变能源结构，利用、开发绿色环保型(地热)资源开辟了新的技术通道。

发明内容：本发明的目的是提供一种高温高压空气喷射破岩钻井的方法，此方法用于解决常规钻井技术钻进深度局限在12000米的问题，本发明的另一个目的是提供这种高温高压空气喷射破岩钻井的方法使用的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种高温高压空气喷射破岩钻井的方法将空气加压到20兆帕以上，经传输管道进入高压空气加热喷射枪或火焰喷射器，成为高温高压气体后，高速射向岩石，使岩石的上表层迅速升温，产生明显的温度梯度，温度差以随之而来的线性热膨胀使岩石破裂产生裂缝，高速射向岩石的热气流将产生的裂缝的岩石剪切破碎成碎片；碎片随着传输管道外圈与井下套管壁间或井壁间形成的环型空间，在高速上升的热气流携带下经通道之间无数次的碰撞，形成微小粉末及空气混合体升向地表排出。

上述方案中高压空气加热喷射枪将高压气体的温度加热到1500度至2000度之间，形成高温高压气体。

上述方案中火焰喷射器点燃后火焰温度可达到2000度以上。

上述高温高压空气喷射破岩钻井的方法使用的装置包括空气压缩机、增压机、液压升降机架、气电输送管、钻井平台、高压空气加热喷射枪或火焰喷射器、排泄管，空气压缩机连接增压机，再通过输气软管连接至气电输送管，气电输送管向下伸入井下套管中，气电输送管连接高压空气加热喷射枪或火焰喷射器；液压升降机架控制气电输送管的升降，液压升降机架安装在钻井平台上，气电输送管与井下套管壁间或井壁间的环形空间与地面上的排泄管连接。

上述方案中高压空气加热喷射枪由枪体、喷头、电加热组件构成，枪体的头部为喷头，枪体由绝缘板制成，电加热组件排列在枪体内，枪体的长度在6米以上，以保证将高压气体的温度加热到1500度至2000度之间。

上述方案中火焰喷射器通过油气输送管与油气储罐连接，油气输送管上安装调节阀和油泵，用于控制油气的流量及油气的输送，从而调节火焰的温度。

上述方案中的排泄管连接引风机，用于将微小粉末及空气混合体抽出。

有益效果：

1、本发明是利用空气为介质传递动能和热能的方法，将深埋地表下高温坚硬的岩石通过喷射剪切高温分解破碎岩石，在高硬度、高温度的万米环境下能够继续向下钻进，可开采地下上千度高品位热能资源。

2、因为气体高温高压会使岩石破裂分解，本发明中喷头与岩石没有机械接触，采用这种方法钻进地热井口，深度越深时，成本会成线性降低，能耗会随地下岩石温度升高而降低，气体压裂有增高实现高深度、降低钻井成本的目的。

附图说明：

图1是本发明实施例1的装置结构示意图；

图2是图1中气电输送管及电缆连接关系的结构示意图；

图3是图1中高压空气加热喷射枪的结构示意图；

图4是本发明实施例2的装置结构示意图；

图5是图4中气电输送管及电缆连接关系的结构示意图；

图6是图4中火焰喷射器的结构示意图。

1空气压缩机、2增压机、3气电输送管、4高压空气加热喷射枪、5火焰喷射器、6液压升降机架、7钻井平台、8井下套管、9排泄管、10枪体、11喷头、12电加热组件、13油气输送管、14油气储罐、15引风机、16点火器、17油气喷头、18火线、19燃烧腔、20封口器、21平盘卡盘、22胶芯、23绝缘支撑件、24外接电源线、25输气软管、26电缆耦合器、27连接管箍、28零线、29变压器、30输电电缆、31井壁

具体实施方式：

结合附图对本发明做进一步说明：

实施例1：