气举反循环钻进技术在锦州经济开发区崔庄子地热勘查中应用

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1、气举反循环钻进技术在锦州经济开发区崔庄子地热勘查中应用　　【摘要】本文介绍了锦州经济开发区崔庄子地热勘查中使用气举反循环钻进技术的应用过程，分析评价了气举反循环钻进技术在施工中的使用情况及施工效果，提出了存在的问题及改进措施。【关键词】气举反循环；锦州经济开发区；地热勘查；钻进技术应用1、应用背景锦州市位于辽西，是国家经济发展的交通要道。项目区西邻锦州港，东接盘锦市，南邻辽东湾，地势平坦，交通方便；距锦州市区20公里，距在建的锦州湾机场20公里，滨海大道直达项目区。近两年，锦州市委、市政府积极响应辽宁省委、省政府提出的“建设中国温泉旅游第一大省”的号

2、召，目前在锦州市临海区域内已勘探到温泉资源丰富。该区域因与锦州城市南扩战略和建设沿海城市紧密配合，地理位置优越，因而将给该地温泉旅游的开发建设带来无限商机。7施工区存在“硬、脆、碎、漏”等复杂地层，且为地热井超深孔，因此，在该区引进气举反循环钻进技术，能够减少施工中复杂地层极易发生的孔内事故，同时具有提高钻进时效、钻头使用寿命长等优点。2、施工区地段地热地质条件本区在地质构造上位于天山～阴山纬向复杂构造带与新华夏系第三隆起带的交接复合部位，与渤海坳陷相邻，属太古代古隆起区。地质构造主要受新华夏系构造体系控制，锦州～哈尔套断裂带由工作区西侧呈NE向通过

3、，受其影响本区构造十分发育，燕山晚期断裂及岩浆活动强烈，燕山晚期断裂切割了纬向构造，沿构造带有细晶花岗岩出露，各构造体系的断裂都具有二次或多次活动的特点，上地幔软流层或岩浆沿断裂带上拱，岩浆余热为地下热水的形成提供了热源。3、施工区地层岩石钻探施工性能该区地层属太古界建平群大营子组（Ard）及火山岩系建造。岩性以黑云母角闪片麻岩为主，次为变粒岩，总体颜色为深灰色，中粗粒变晶结构，片麻状构造，主要矿物成分为长石、石英、角闪石、黑云母，各种矿物成分在岩石中分布不均匀，局部变粒岩呈灰黑色，坚硬，岩层可钻性5-8级。该区出露大量火山岩系，太古代混合岩（M1）

4、、燕山早期黑云母花岗岩（R52）、燕山晚期辉绿岩脉（βμ53）、燕山晚期细晶花岗岩（r53），坚硬，岩层可钻性7-10级。该区构造复杂，地层裂隙发育，破碎带多，极易造成钻井液严重漏失，漏失渗透系数K>13。74、钻进方法及使用的设备4.1钻进方法在综合考虑了地质情况、硬岩层厚度大和地热井2200m超深钻探的特点要求之外，我队首次选则使用气举反循环钻进技术。尽管该项钻进工艺方法是一项比较成熟、简单实用的钻探技术，在很多勘查单位钻探工程中得到应用，但对于我队来说仍然是一项新的技术，施工前对技术工人进行了专业培训。4.2使用设备崔庄子地热勘查钻探施工设备见

5、表1。表1崔庄子地热勘查气举反循环钻探施工设备一览表序号设备名称型号单位数量性能指标产地1钻机TS-15套12000M石家庄煤机厂2柴油发电机组4135G台1120kW上海柴油机厂3空气压缩机SF-7.5/150台1135KW石家庄煤机厂4双臂钻杆Φ133mm根1石家庄煤机厂5双壁钻具SHB127/60根40石家庄煤机厂6气水龙头个1石家庄煤机厂7气水混合器个1石家庄煤机厂8牙轮钻头HA537/6″个8石家庄煤机厂75、气举反循环钻进运用条件及工作原理5.1气举反循环钻进运用条件崔庄子地热勘查设计钻探工程量2200米/1孔；该区地质条件复杂，构造发育

6、，岩石变质程度高，坚硬，岩石可钻性5-10级；施工区存在“硬、脆、碎、漏”等复杂地层，因此，我队选择气举反循环钻进新工艺，力求提高钻进效率，保证成井质量，使得在复杂地层中钻进安全可靠，以满足地质设计要求。5.2气举反循环钻进工作原理利用空气压缩机将压缩空气通过气水龙头，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混合器处进入内管，形成无数小气泡，巨大的压力将气泡沿内管迅速上升，并同时膨胀，从而产生气举作用。所产生的膨胀功变为水的势能，推动液体流动，使压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混合器下部是比重大的钻井液。

7、环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。见图1所示。6、施工情况及效果6.1施工前的准备工作7首先把孔内泥浆置换成清水，并将地面气路管线连接好，检查管线的气密性，调试好空压机、钻机等施工关键设备，检查双壁钻具接头的完好程度，更换老化破损的O型圈，检查气水龙头的密闭性。准备施工钻具，钻具组合为φ152mm专用钻头+φ121mm钻铤10根+φ89mm钻具（若干）+气水混合器+φ127mm双壁钻具（若干）+φ133mm双壁钻杆+气水龙头。6.2施工情况经过

8、前期准备工作，设备安装、配套设施的完善，设计井深2200m，在三个井段采用气举反循环钻井工艺。第一次井段：钻