反循环钻进岩屑颗粒上返机理的研究

一、研究的必要性反循环钻进速度的快慢与许多因素有关，如钻孔深度、钻头结构、泵的吸程及安装高度等。能否迅速排除孔底岩屑对钻进速度有很大影响，排屑的快慢主要取决于循环液在钻杆内的上返速度。在钻杆内的上返速度最低值应大于岩屑在钻杆内的悬浮速度。为了寻求更符合反循环钻进岩屑颗粒悬浮速度的计算公式，作如下试验。     

水文水井钻进中冲洗液上返速度计算的探讨

目前国内水井钻探使用较多的仍然是正循环回转钻进方法。由于口径大，洗井排粉已成为钻进中的一个重要问题。冲洗液上返速度究竟要多大，才能使井的排粉完全，不致造成埋钻事故呢？国内外现有资料都认为，冲洗液的上返速度不能低于0.4米/秒。但是，实际施工中，冲洗液上返速度远远小于此值（见表1）而生产正常。为此，笔者认为，有必要对现在使用的计算公式进行修正。     

压气反循环的若干问题

反循环钻进技术的实质,就是在于能以较小的功率和设备能力,使孔内冲洗介质达到一定的上返速度,完成较大口径的钻进排除钻屑工作,有利于提高排除钻屑的效率,从而提高钻进速度,例如向内径为105毫米的钻杆内送入4米~3/分,压力为5.6公斤/厘米~2的压缩空气,混合器沉没到一定深度条件下,钻杆内泥浆上返的速度可达到1.5～3米/秒,携带排出钻屑的粒径可达90×80×50(毫米),从而大幅度减少重     

泵吸反循环钻进中的问题探讨

混合液上返速度、密度及机械钻速是泵吸反循环钻进的重要参数，讨论了上述参数的选择、计算与检验。同时讨论了维持液流正常反循环的途径；对钻进中的几个问题提出了看法。     

易坍塌地层绳索取心钻进泥浆

近几年来,我队在绳索取心钻进（下称绳钻）各种复杂地层过程中体会到,绳钻由于环状间隙小,冲洗液上返速度高,对孔壁稳     

泵吸反循环钻进中泥浆上返速度的控制

泵吸反循环钻进,具有钻进效率高,功率消耗低等特点,因此在大口径浅孔钻探中应用日趋普遍。在钻进过程中,如何合理的选择钻杆内泥浆的上返速度,它是决定钻速高低以及是否顺利成井的关键,有待于在今后生产和试验中总结、研究,本文提出一些粗浅认识,供设计、使用者参考。     

气举反循环钻探工艺的应用

反循环钻探具有内在的一系列特点，其一，由于内管冲洗液上返速度高，携带岩芯（样）能力强，排屑彻底，孔内（底）清洁，避免了岩芯（样）在孔底重覆机械破碎，因而提高了钻进效率。其二，由于循环介质的连续性，形成岩芯（样）依次连续返出地面，防止了污染，因而岩心（样）品质好，具有良好的代表性。其三，亦由于内管冲洗液上返速度高，造成的管外与管内流速比值小带来的多种优点，因而为大口径的水文、水井钻探和工程施工钻探开辟了前景。其四，由于钻进工艺性的特点，形成钻具结构相应较简单，因而具有灵活的任选性。即在常规的正循环水井钻机上     

双壁钻具气举反循环钻进工艺

一、双壁钻具的特点双壁钻具气举反循环钻进工艺用于水文水井钻探是一项重大技术改革。传统的钻进方法由于钻杆内和钻杆外环空间面积相差太大泥浆泵排量小等原因,冲洗液不能达到所要求的上返速度。因而水文水井钻探用正循环钻进,往往不能获得高的钻进效率。另外需要取心或取样时,还必须把全套钻杆从钻孔中提出地面,取出样品后,又要将钻杆再下入孔内方能钻进。若就是用绳索取心方法     

泵吸反循环钻进的几点体会

建筑工程、工业与民用水井和给排水等部门要求钻井直径较大。大口径反循环钻进,由于液流上返速度高,利于携带岩屑,减少岩屑在孔内的重复破碎,且能大量地排出完整的砂砾卵石,它比正循环钻进效率高,且成井质量好,钻头寿命长,消耗材料少,成本低。所以,它在上述工程钻探中应用较广。     

潜孔锤钻进最优转速的探讨

在京西煤田勘探应用正循环和反循环空气潜孔锤钻进的三年多实践中,我们深感如何确定潜孔锤钻进的最优转速是至关重要的.它是潜孔锤钻进中与上返风速同等重要的两大工艺参数之一.     

集束式反井气动潜孔锤钻进工艺在大口径煤矿排水孔施工中的应用

针对在大口径瓦斯排放孔或大口径矿山应急救援钻孔施工中要求时间较短,而应用常规组合牙轮钻头或组合滚刀钻头施工时,由于钻孔口径较大,钻杆柱与钻孔环状间隙大,钻井液上返速度很慢,排除岩粉困难,钻进效率低的问题,以国内外反向钻进用牙轮钻头或滚刀钻头为基础,参考非开发回拖式扩孔钻进的施工经验,研发了集束式反井气动潜孔锤钻进工艺。在内蒙古黄玉川大口径煤矿排水孔施工的经验表明,在钻穿巷道顶板的大口径钻孔施工时,集束式反井气动潜孔锤及反井钻进工艺取代常规组合滚刀反井钻进工艺,可以大大提高了钻进效率,对类似钻孔的施工有很好的参考价值。     

空气泡沫潜孔锤钻进工艺技术

本文重点介绍,使用泡沫剂进行气动潜孔锤钻进,较理想的解决了钻进大口径钻孔时,上返风速低、排渣困难等问题。以及钻进过程中遇水,使岩粉粘结成团,造成的埋钻事故也得到了相应的处理。     

泵吸反循环钻进反循环运行工况参数及钻进特性

通过对泵吸反循环运行工况参数的深入分析,得以钻屑含量,混合液流上返流速,钻屑上升程度,钻屑悬浮速度４个以循环工况参数的特性,进而得到泵吸反循环的钻进特性。     

空气泡沫钻进在采空区域施工中的应用

钻探遇漏失地层、采空区,尤其在有多层采空区可能会引起的大漏,给施工带来诸多不便。使用空气泡沫作为冲洗介质进行钻探施工,以较小的设备改造投入有效解决了施工供水量大或堵漏时间长的问题,同时提高了钻进效率。在本次钻探施工中,针对钻遇3层采空区的情况,将普通牙轮钻进设备的泥浆泵更换为空压机后即可进行空气泡沫钻进,使用十二烷基硫酸钠作为发泡剂,羧甲基纤维素钠作为稳泡剂,液气比1/300;气液上返速度1.7m/s,最终取得了井深240 m、孔径?350 mm钻孔纯钻进效率达到了2.16 m/h,远高于普通泥浆循环钻进的施工效果。     

气举反循环工艺在大直径工程井中的应用探讨

以实际工程为例,介绍钻机、空压机、Ф219.1/168.3 mm大直径双壁钻杆、Ф168.3 mm内平单壁钻杆、气举反循环水龙头等器具配备及组合情况。研究了气举反循环工艺在大直径工程井钻进中的排渣效果、钻进速度、孔斜控制等参数的动态变化。经计算钻具内钻井液上返流速一般值为2.0 m/s时,排渣效果好;Φ444.5 mm钻头气举反循环钻进较Φ311.1 mm钻头正循环钻进,钻进效率提高了74.3%,碎石效率提高了2.56倍,且孔斜控制效果好。气举反循环新工艺能减少扩孔的次数,钻井成本及能耗大幅度降低,降低了事故发生率。同时,也暴露出专用工具配套不全,钻具修理保养难度较大,钻机适应性较差等不足之处。     

冲击钻进、回转钻进和冲击回转钻进的比较

冲击钻进需要的给进压力不大,但是钻进速度很低。回转钻进可以达到很高的钻进速度,可是在坚硬岩石特别是在坚硬砂岩中,即使想达到较高的钻进速度亦需要很大的给进压力。采用冲击回转钻进在较小的给进压力下亦能达到很好的钻进速度;钻进泥质页岩时,当钻进速度超过一定限度,这种钻进方法所需的给进压力较回转钻进要大。所以,冲击回转钻进不适用于这种岩石。图1表示使用这三种方法钻进三种岩石时钻进速度与给进压力的关系曲线,这三种岩石是较软而富有摩擦性的达尔里-吉尔砂岩(英国),最坚硬的石炭纪平南特砂岩和柯尔奴艾尔花岗岩。图1上曲线     

砂岩层中钻具接手的防磨办法

我队近年来在含砂粒较多的地层中钻进,经常发生岩心管上部接手被磨坏而折断钻具的事故。经分析,这主要是由于含砂粒的岩屑,随上返的冲洗液向上移动,通过粗径后,钻杆的外环间隙突然变大,液流上返速度相应变慢,致使岩屑在接手部位上下串动,形成“涡流”,并反复地磨损岩心管接手而造成的。特别是接手的丝扣部位,更容易被磨坏、折断。     

SY—1型单动双管钻具接头

煤田钻进中判断煤层的主要依据是钻进速度。但由于地质条件的复杂和孔内情况的变化，以及操作人员技术水平等，单纯地依据钻进速度来判断煤层是不够的，因为在某些因素的影响下，在穿过煤层时，在钻进速度上没有较明显的变化，往往给操作者造成错     

气举反循环钻进技术在煤矿瓦斯抽排井中的应用

针对大直径工程井施工,采用正循环先导孔钻进,分级扩孔成井方法,井壁与钻具环状间隙大,泥浆上返速度低,排渣困难,岩悬屑重复破碎,钻头泥包严重,钻进(扩孔)效率低及护壁对泥浆性能要求高,泥浆维护成本大等问题,研究了一套大直径工程井气举反循环钻进工艺及配套钻具。通过工程实例,介绍了大直径气举反循环钻具、机具配套、钻进工艺等。同一项目中的对比试验表明,利用气举反循环工艺与常规正循环工艺进行的机械钻速提高74.3%,碎岩效率提高了2.56倍,井身质量得到保证,为今后大直径工程井高效、低耗、安全施工提供了经验。     

潜孔锤反循环钻进中心通道内岩屑运移数学模型

针对潜孔锤反循环钻进中上返岩屑回落堵塞中心通道问题,将气力输送理论应用于反循环携屑。采用气力输送理论对潜孔锤反循环钻进中心通道内岩屑颗粒进行受力分析;从动力学角度建立潜孔锤反循环钻井中心通道内岩屑运移数学模型;通过编程计算求解岩屑在不同初始条件下速度随时间、空间变化特性。结果表明:初速度大于沉降末速度的岩屑颗粒作减速运动,初速度小于沉降末速度的岩屑颗粒作加速运动,最终岩屑颗粒沉降末速度趋于同一个值,与初速度无关;气固速度比与岩屑尺寸有关,随着岩屑颗粒直径增大,气固比降低。该数学模型为改善反循环钻进携屑能力提供了理论依据。