气举反循环钻进工艺选用原则和建议

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1、气举反循环钻进工艺选用原则和建议摘要：气举反循环钻进工艺由于其变换工艺容易、循环液上返速度高、携带岩屑能力强的特点，具有适应性强、钻进效率高等优点，已被人们所公认。现已成为我国水井、地热井、瓦斯排放井、煤层气井以及大口径工程桩施工的主要技术方法之一，应用范围越来越广。本文收集整理了气举反循环钻进工艺在实际应用中的常见问题，提出了相应的解决办法和预防措施。通过论述气举反循环工作原理，对气举反循环钻进工艺的选用原则和参数选择等提出了几点建议。关键词：气举反循环选用建议【分类号】P634.5气举反循环钻进工艺由于其循环液上返速度高、

2、携带岩屑能力强、变换工艺容易的特点，具有钻进效率高、钻头寿命长、成井质量好，在复杂地层中钻进安全可靠，钻探成本低、孔内事故少，节省辅助时间、减轻劳动强度，对现有钻探设备适应性强等优点，已被人们所公认，现已成为我国水井、地热井、瓦斯排放井、煤层气井以及大口径工程桩施工的主要技术方法之一，其应用范围越来越广。但在气举反循环钻进工艺实际应用中，常常出现：工艺不适合所钻地层致使无法正常钻进、参数选用不合理致使钻进效率低下、操作不到位导致钻进过程故障不断等问题。下面，就气举反循环钻进工作原理、选用原则、参数选择、设备选型、故障处理等方面

3、进行探讨。1气举反循环钻进工作原理气举反循环钻进工作原理是以压缩空气通过双壁气水龙头，经双壁主动钻杆、双壁钻杆的内管和外管之间的环状间隙，从双壁钻杆下部的气水混合器喷入双壁钻杆内管，在双壁钻杆内腔形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面同时膨胀，从而产生气举作用。由于压缩空气不断进入双壁钻杆内管，并托举管内的部分液体流出地表，在混合器上部的钻杆内腔中就形成了低比重的气、水混合液。这样，钻杆内腔的水头压会小于钻孔中的水头压，产生水头压差。按照联通器原理，水头压差会使钻孔中的液体向下移动，同时，使钻杆内腔的液体向上移动，形成液

4、流。当钻孔底部的液体流速达到一定值时，就能连续不断地携带孔底岩芯或岩屑经钻头底部进入钻杆内腔，形成液、固二相流。液、固二相流在沿钻杆内腔升上到气水混合器的位置时，与喷入钻杆内腔的压缩空气混合形成气、液、固三相流。气、液、固三相流继续沿钻杆内腔向上移动，最终流出地表，排入沉淀池。沉淀后的泥浆又沿钻孔孔壁重新流回孔中。如此不断循环，就形成了气举反循环的连续钻进过程，见图1所示。2气举反循环钻进工艺的选用原则气举反循环钻进工作原理决定着该工艺的使用条件。一是必须要保证钻具内外有足够的水头压差，且钻杆内腔的水头压必须小于钻孔内的水头压

5、；二是必须要保证整个循环系统的管路通畅和冲洗液的连续流动。二者缺一不可。因此，气举反循环钻进工艺有一定的局限性，必须根据实际情况合理选择。2.1地下水位与孔深要适当一是所钻地层不能出现承压水。因为在承压水溢出效应下，反循环不易建立而且也没有意义。二是地下水位在3m以下为宜，但也不宜太深，因为地下水位深时可能是地层漏水严重，难以实现连续反循环。如果水位深，而孔浅，则没有使用价值。这是因为气举反循环钻进在浅孔时为低效区，而孔深30〜50m以后才为高效区。因此，只有当地下水位在3m以下，孔深在50m以下才有使用意义。2.2不宜在湿胀

6、性硬粘土地层或泥岩地层或卵石地层中使用由于粘土层岩屑在管内会发生碰撞由小块变成大块，大块与水发生膨胀会堵塞内管；泥岩岩屑会附着在内管内壁上，不断沉积而堵塞内管。上述两种地层中的岩屑一旦沉积在内管上，都不能通过气举反循环及时排除，从而极易发生糊钻事故。另外，当遇到较多的超径卵石时，它们不能从内管通过，如若钻头不能将它们破碎，则将聚集在孔底，给继续钻进带来困难。2.3应有充足的水源供给在第四系漏水地层或地下水贫乏的地区施工时，应有充足的水源供给才能保证气举反循环正常钻进。通常要求泥浆池冲洗液必须和孔内水位连通并不断补给，不能使循环

7、液断流。必要时，启用泥浆泵向孔内补给冲洗液。2.4不宜在严重漏失孔段钻进在严重漏失孔段钻进时，如果冲洗液补给量小于地层漏失量，在无法实现连续反循环的情况下，极易产生烧钻事故。3参数选择气举反循环钻进效率主要取决于压缩空气的压力和风量，以及混合器沉没在水中的深度。3.1混合器沉没深度气水混合器需要有一定的沉没深度，这样才能形成较好的气水混合。如果浸入水下深度过小，空压机压力建立不起来，就会导致排水量过小；如果浸入水下深度过大，超过空压机的最大压力值，就不能形成气举反循环。3.1.1混合器沉没系数a=（钻孔水面到混合器的距离十双壁

8、钻具总长）$0.5理论上，按双壁钻具总长最短长度10m计，混合器的最小沉没深度应大于5m。实际上，在启用气举反循环钻进时,双壁钻具总长都在50m以上，因此，混合器的最小沉没深度应在30m以上，即可建立循环。3.1.2混合器最大沉没深度混合器沉没比越大，钻进效率越高。通常在扣除