泵吸反循环工艺.docx

泵吸反循环工艺摘要 对泵吸反循环的钻进工艺及应用进行了理论上的分析 , 介绍了实际 施工中的体会和经验关键词 反循环钻进 泵吸反循环 钻进 工艺1 工作原理利用离心泵的抽吸力量, 使钻杆内流体上升的一种管路布置方式当泵工作 时, 泵在其进入口处形成负压 , 井口的液体在大气压的作用下 , 经钻头携带岩屑 经钻杆中空而上升, 通过水龙头、胶管从泵中排至集碴坑中经沉淀后的流体, 以 自流的方式自井口流至井底, 形成循环泵吸反循环钻进中, 循环介质是利用泵 的真空度来维持循环的常用的泵为砂石泵, 它要求能排出岩屑而又要有较大的 真空度为了使岩屑能顺利通过, 泵体内的自由通道应与钻杆内径相一致砂石 泵的叶片间隙要大, 其有效真空度过大, 不能低于 8m 水柱, 而且要求泵体和叶 片有较好的耐磨性砂石泵的流量根据孔内钻杆内径而定，一般为120〜240m3/h, 最大可达 500m3/h2 技术参数2.1 钻杆内流体上返速度理论上钻杆内流体的上返速度愈高, 携带岩屑能力 愈强，最优速度一般应选择2.50〜3.50m/s,因为当流体速度再增加,会出现鹅颈 管磨损过快, 同时引起孔内环状间隙的流速增高, 对孔壁稳定不利。

2.2 岩屑含量和粒径岩屑含量和岩屑颗粒的大小, 在泵吸反循环中也是一个 重要因素, 岩屑含量的大小（ 岩屑在上升液流中所占体积百分比） 与所钻进的岩 层性质、钻孔深度及循环介质种类有关岩屑含量是用给进速度加以控制的 ,当 遇软地层时, 进尺寸快, 岩屑含量大, 则往往会发生堵塞或卡死管路 , 如在黏土 层中, 还会使黏土层的泥条互相黏结形成泥柱, 使循环中断因此, 应通过合理 控制钻进参数来控制岩屑的含量大小, 以提高钻进效率, 减少辅助时间2.3 钻杆内径钻杆内径应与钻孔直径匹配, 当钻孔直径愈大时, 应选择内径 大的钻具, 可减少上升流体的沿程阻力, 增加钻进深度, 提高钻进效率一般选 择钻孔直径与钻杆直径之比在 10 左右为宜3 钻进深度从泵吸循环钻进原理中知, 循环的动力为砂石泵的真空度, 一般砂石泵工作 压力在0.090〜0.098Mpa之间，最大连续工作吸程8m左右若假设冲洗液循环 时不携带岩屑, 又不考虑管道内摩阻力, 钻孔深度是基本上不受限制, 但在实际 钻探中， 反循环的深度受到内摩阻力、砂石泵与冲洗面高差等因素影响， 其钻进 深度受到限制根据实践经验 ， 一般在孔深 45m 以内为反循环钻进高效区， 在 70m 以内可维持额定泵量和最大排屑能力， 而超过 70m 后， 效率显著降低，因此， 泵吸反循环的合理深度为 70m。

4 工艺措施4.1 适用条件泵吸反循环钻探是依靠砂石泵的吸引力维持的， 它可以在多种 地层条件下应用， 其关键是孔内要有较高的水位4.1.1 砂石泵吸入管道最高点（ 水接头顶部） 与孔内液面高差不应太大 ， 一 般不超过 3.50m， 否则， 难以启动4.1.2 孔内冲洗液的比重、黏度等参数应满足孔壁要求4.1.3 遇到漏失地层， 调整冲洗液流型和降低泥浆的黏度和切力 ， 或者采用 堵漏泥浆， 并需及时补充冲洗液， 以满足循环条件4.2 钻孔直径泵吸反循环适用于直径 0.80m 及以上大口径钻孔施工上述钻 杆内径中提到只要吸入管道直径比钻孔直径相对较小 ， 即可获得较高的冲洗液 流速， 就用较高的携带岩屑的能力， 但孔径受砂石泵排屑能力的制约， 不同口径 有不同的钻进速度对于较小直径的钻孔， 必须避免冲洗液流速太高对孔壁产生 破坏， 防止产生坍孔、埋钻等事故;对于稳定的地层， 只要钻孔与钻具间通道对冲 洗液回流不生产明显阻力， 较小孔径钻孔也可取得较高的钻进效率4.3 钻头选用反循环钻进所使用的钻头对钻进效率有很大的影响为了充分 发挥钻头能将钻碎的岩屑吸入钻杆内 ，钻头在回转过程中应使井底形成一个中心 凹下的圆锥体，以利于抽吸。

钻头的形式根据地层有所变化常用的泵吸反循环钻头有: 翼状钻头、牙轮钻头和取芯式钻头等4.3.1 翼状钻头常见的有弯臂翼状钻头和三翼钻头它们是靠底部翼片上做 成梳齿状的牙齿破碎地层, 将黏土破碎成条带状, 便于被吸水口抽吸因此 , 此 类钻头适用于黏土或粉砂类的岩石中钻进为避免吸水喉管被堵, 钻头制成弯臂 或在吸水喉管前加一矛式翼片4.3.2 牙轮钻头牙轮钻头有很多种形式, 其中四牙轮组合的钻头效果比较好, 牙轮钻头的齿形数量根据地层的软硬程度来选择, 因此, 组合牙轮钻头较其它类 型钻头应用较广4.3.3 取芯钻头一般用于基岩的取芯钻进4.4 钻进技术参数4.4.1 钻压反循环钻进的钻压应根据钻头类型、地层情况和设备能力而定 一般第四纪松散地层, 若采用组合牙轮钻头时, 可按钻头直径单位长度上的压力0.60〜1.20kN/cm选用；若采用翼状钻头，钻压可控制在0.30〜0.60kn/cm,在卵 砾石层钻进时, 钻压可适当加大4.4.2 转速一般以不蹩车、岩屑排出正常为适宜 , 大口径钻孔控制钻头外径 线速在 0.50m/s 以内, 过大的转速会引起钻杆对井壁的碰撞4.4.3 钻速根据不同地层选择最佳钻速。

在松散的粗颗粒地层, 若钻速较高, 则使吸入管道内岩屑过多 , 泥浆比重增大, 管内外压差减小, 造成管道堵塞； 如 果钻速较小, 则影响生产效率根据几年来的生产实践, 以 6PS 砂石泵钻孔直径 1.80m为例，列出一组参考值：①卵砂石层钻速1〜1m/h;②黏性土和砂层钻速 1〜3m/h, 在实际施工中, 地层变化情况较大, 钻速选择也不尽相同5 存在的问题及保证措施5.1 保证吸入管道畅道为了减少冲洗液在管道中的阻力, 吸入管道内径应大 于或等于砂石泵吸入口内径, 若吸入管道内径小于砂石泵吸口内径, 冲洗液在吸 入管道中的流动阻力就会增大 , 直接影响砂石泵的排量, 甚至无法正常运行; 若 相反, 在泵的排量一定的限制下, 冲洗液不能获得较高的流速, 其携带岩屑的能 力将会减弱5.2 防止管道泄漏吸入管道泄漏是导致反循环不能正常运行的主要原因之 一比较常见的有： 水接头密封损坏、钻杆连接螺栓松动、密封圈失效以及有些 接头处封闭不好等原因如果泄漏点在钻孔液面以下, 不易察觉, 反循环和砂石 泵启动都可进行, 但是在泄漏处造成反循环部分短路, 一些冲洗液不经钻头吸口 就被排出, 造成钻头吸口处流速降低 , 影响排屑和钻速效率, 加剧钻头的损耗。

因此, 施工中各接点一定要密封, 连接螺栓一定要拧紧且拧紧力一致钻进中若 发现岩屑非地层变化而变少、变小, 而泵排量有所增加时, 应首。