《气举反循环钻探规程》（报批稿）.pdf

ICS 73.020 D14 DZ 中 华 人 民 共 和 国 地 质 矿 产 行 业 标 准 DZ/T XXXXX—XXXX 气举反循环钻探规程 Regulation on air-lifting reverse circulation drilling （报批稿） XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施 中华人民共和国自然资源部 发 布 DZ/T XXXXX—XXXX I 目 次 前言 Ⅲ 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 总则 2 4.1 应用范围与条件 2 4.2 一般要求 3 5 钻探设备与器具配置 4 5.1 钻探设备 4 5.2 钻进器具 4 6 钻探施工 6 6.1 钻前准备 6 6.2 开孔 7 6.3 钻进工艺 7 6.4 钻进操作要点 . 10 6.5 钻具故障判断与消除 . 11 6.6 空压机的使用与维护 . 11 7 冲洗液与护壁 . 12 7.1 冲洗液选择 . 12 7.2 冲洗液制备 . 12 7.3 冲洗液性能维护 . 13 7.4 回灌与护壁 . 13 8 质量要求与措施 . 13 8.1 质量要求 . 13 8.2 质量措施 . 14 9 孔内事故预防与处理 . 15 9.1 预防孔内事故的基本要求 . 16 9.2 孔内事故处理的基本要求 . 16 9.3 钻具严重堵塞与糊钻事故预防和处理 . 17 9.4 双壁钻杆断裂、跑钻、脱扣事故预防和处理 . 17 9.5 孔壁坍塌事故预防和处理 . 18 9.6 正反循环工艺互换时的事故预防和处理 . 19 10 健康、安全与环保(HSE) . 19 DZ/T XXXXX—XXXX II 10.1 健康管理 . 19 10.2 安全管理 . 20 10.3 环保管理 . 20 参考文献 . 21 DZ/T XXXXX—XXXX III 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。

本标准由中华人民共和国自然资源部提出 本标准由全国国土资源标准化技术委员会（SAC/TC 93）归口 本标准起草单位：中国地质科学院勘探技术研究所、山东省地质矿产勘查开发局、中国地质调查局 水文地质环境地质调查中心、北京市地质工程勘察院、山东省地矿工程勘察院、山西省第三地质工程勘 察院、河南省地矿局第四地质勘查院、河南省煤田地质局 本标准主要起草人：孙建华、王汉宝、孙丙伦、刘秀美、张建良、郑继天、孙智杰、耿建国、赵光 贞、张永勤、张敏、梁健、谷天本 DZ/T XXXXX—XXXX 1 气举反循环钻探规程 1 范围 本标准规定了气举反循环钻探技术的钻探设备与器具配置、钻探施工、冲洗液与护壁、质量要求与 措施、孔内事故预防与处理以及健康、安全、环境等方面的工作要求和技术规则 本标准主要适用于水文水井、 地热资源勘探开采和一般矿山工程井等钻探施工， 不适用于钻井法施 工的大直径矿山竖井工程其他钻探工程可参照执行 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文 件凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件 GB/T 19672-2005 管线阀门 技术条件 DZ/T 0148 水文水井地质钻探规程 DZ/T 0227 地质岩心钻探规程 DZ/T 0260 地热钻探技术规程 AQ 2004-2005 地质勘探安全规程 TSG R004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。

3.1 气举反循环钻进 air lift reverse circulation drilling 输送到一定深度的压缩空气在钻杆内腔与冲洗液混合， 使钻杆内外流体产生密度差形成反循环的钻 进方法 3.2 气水龙头 air-water swivel 连接于双壁主动钻杆之上，有气、水双通道结构，具备回转、悬挂钻柱功能的装置 3.3 气盒子 air box 加置双壁主动钻杆上部，与单通道水龙头配合使用，实现双流体通道功能的装置 3.4 气水混合器 air-water mixing chamber DZ/T XXXXX—XXXX 2 连接双壁钻杆与单壁钻杆，使压缩空气进入钻杆内腔并与冲洗液均匀混合的双通道短节（接头） 3.5 双壁钻杆 dual-wall drill pipe 由同心内外管组成，用于反循环钻进的双通道钻杆 3.6 双壁主动钻杆 dual-wall kelly bar 位于钻柱最上端，有双通道结构，并能传递钻机回转扭矩的加长钻杆 3.7 单壁钻杆 single-wall drill rod 只有单一流体通道的钻杆 3.8 尾杆 rear-rod 气水混合器以下的单壁钻柱。

3.9 沉没比 sinking ratio 气水混合器在动水位以下的浸没深度与其至气水龙头弯管最高处中心线的长度之比 3.10 替杆 drill rod subsititution 气举反循环钻进中， 根据设计送气压力要求和保持合理沉没比需要， 用适当数量单壁钻杆替换孔内 双壁钻杆的过程 3.11 替杆间距 length of drill rod subsititution 替杆作业时，一次被替换的双壁钻杆长度 3.12 回灌 refilling 气举反循环钻进时，向孔内输送冲洗液以维持适当动水位高度的作业 3.13 除气 degassing；deair 利用机械、物理、化学等方法，去除孔内返出冲洗液中气体的作业 4 总则 4.1 应用范围与条件 DZ/T XXXXX—XXXX 3 4.1.1 可用于水文水井、地热资源勘探开采和一般矿山工程井钻进；亦可在大直径扩孔钻进、清孔钻 进和孔内捞砂作业中应用水资源勘探、地热资源勘探气举反循环钻孔直径通常为 150 mm～500 mm， 工程钻井直径通常为 500 mm～1500 mm在空压机及钻具能力满足要求、钻遇地层和水文地质条件适宜 的条件下，最大钻进深度可达 4000 m 以上。

4.1.2 以全面钻进为主，需判层取样或对岩样采取质量不做要求的钻孔亦可应用 4.1.3 宜用于孔壁较稳定的基岩地层及第四系、新近系松软地层 4.1.4 地层严重漏失的干旱缺水地区不宜使用 4.1.5 采用气举反循环钻进，通常应符合以下条件： a) 钻孔内地下水具备稳定的自然或回灌动水位，动水位一般小于 200m； b) 沉没比不宜小于 0.5； c) 开始应用孔深宜大于 30 m； d) 双壁钻杆下入孔段的孔径（或套管内径）大于该双壁钻杆最大外径的 1.2 倍 4.2 一般要求 4.2.1 施工前，应根据相关钻探应用领域的特点和要求编制气举反循环钻探技术设计 4.2.2 应根据水文地质、地层资料、钻孔口径等情况，确定实施气举反循环钻进工艺孔（井）段，优 化配置双壁钻具、空压机、气水龙头或气盒子、尾杆及排渣系统 4.2.3 应用气举反循环钻进工艺的钻孔结构和套管程序可适当简化，但应满足其他钻进工艺及施工安 全的要求 4.2.4 在技术可行、安全可靠的前提下，可依据现有的钻探器具条件进行技术设计 4.2.5 地层条件允许情况下，可采用清水作为循环介质采用其他冲洗液，应在设计中确定冲洗液类 型、性能指标，提出冲洗液性能维护、防漏堵漏及含水层保护措施。

4.2.6 在钻探施工中发现设计与实际情况不符，应及时修改设计必要时可进行正反循环钻进工艺互 换 4.2.7 应针对气举反循环钻进施工可能发生的主要孔内事故及复杂情况制定具体的预防措施，提出现 场事故处理专用工具配备明细 4.2.8 应按照相关安全标准的规定选择储气罐、供气胶管、三通阀门、除气与净化取样装置和检测仪 表 4.2.9 应根据孔深、动水位和空压机供气压力范围，确定合理的初始沉没深度、沉没比范围和替杆间 距 4.2.10 反循环排屑系统最低排屑速度应与钻进产生钻屑的速度保持匹配 排屑速度大于钻屑产生速度 时，应避免沉没比过大，导致能耗增加 4.2.11 钻进至含水层段时，可利用孔内涌水和回灌冲洗液，建立适当的动水位，形成反循环钻进当 孔内涌水量满足气举反循环钻进条件时，可停止回灌冲洗液 DZ/T XXXXX—XXXX 4 5 钻探设备与器具配置 5.1 钻探设备 5.1.1 钻机 应配置和选用较大给进行程的动力头钻机、 顶驱钻机或转盘式钻机 钻机施工能力应与设计孔深和 孔径相匹配，提升能力应大于最大孔深时钻具质量的1.5倍 5.1.2 空压机 5.1.2.1 应根据钻孔深度、孔径、动水位深度等因素，结合使用的双壁钻杆规格合理选择空压机的类 型和参数。

宜选用移动式螺杆类或活塞类空压机 5.1.2.2 空压机主要性能参数的确定： a） 额定供气压力宜通过现场测试确定，保证在设计最大应用深度（终孔深度）、最低动水位和 最大沉没深度的工况下， 空压机可正常启动形成反循环 选定空压机的额定供气压力应满足公 式（1）： ………………………………（1） 式中： —空压机额定压力，MPa； —钻孔冲洗液密度，g/cm 3； g—重力加速度，m/s 2，一般情况下g =9.8 m/s2； H—气水混合器拟最大沉没深度，m； P—压气管道的压力损失，MPa一般根据供气量和管路截面积等因素，按每百米管路0.10 MPa～0.70 MPa选择 b） 额定供气量应与双壁钻杆内外直径、钻孔直径相适应，达到最佳的排渣效果 空压机额定供气量应满足公式（2）： ………………………………（2） 式中： e Q—空压机额定供气量，m 3/min； d—岩屑上返通道直径，m； v—双壁钻杆内管流体上返速度，m/s 5.1.3 泥浆泵和回灌泵 5.1.3.1 机台应配置正循环钻进用泥浆泵，性能参数按照正循环钻进工艺确定 5.1.3.2 应配置专门的回灌泵泥浆泵不宜作为回灌泵使用。

5.2 钻进器具 5.2.1 气水龙头 DZ/T XXXXX—XXXX 5 应配备可满足供气、排渣和提吊需要的双通道气水龙头或选择气盒子与单通道水龙头配合使用 5.2.2 双壁钻具 5.2.2.1 使用转盘式钻机时， 应选配双壁主动钻杆 双壁主动钻杆应有一定的强度和良好的扭矩传递、 液气过流及排渣性能；内管内径应与双壁钻杆内管内径相同；长度应满足配钻需要，一般长于双壁钻杆 2 m 5.2.2.2 双壁钻杆一般采用同心式，常用规格见表 1在套管内使用时，双壁钻杆接头部位不宜喷涂 和堆焊对套管损伤较大的耐磨带 表 1 常用双壁钻杆（同心式）规格 常用 规格 钻杆外径 mm 钻杆接头外径 mm 钻杆内管外径 mm 钻杆内管 内径 mm 钻杆接头 螺纹 单根长度 mm 每米重量 kg/m φ89/57 89 121 57 49 NC38 4500 25 φ114/73 114 162 73 63 NC50 9500 6000 34 φ127/76 127 162 76 66 NC50 9500 6000 38 φ140/89 140 178 89 78 51/2“FH 9500 44 φ168/108 168 203 108 98 65/8“FH 9500 55 φ178/127 178 215 127 113 锥度 1:10， 4 扣/吋 9500 6200 65 φ219/168 219 254 168 150 锥度 1:12， 4 扣/吋 9450 118 5.2.2.3 配置的气水混合器应保证压缩空气与冲洗液充分混合，稳定上返。

5.2.3 尾杆 5.2.3.1 单壁钻杆可采用水文水井钻杆或相应规格的石油钻杆 5.2.3.2 加重钻杆可选用水文水井钻探用加重钻杆或相应规格的石油加重钻杆 5.2.3.3 钻铤可选用水文水井钻探用钻铤或相应规格的石油钻铤 5.2.3.4 单壁钻杆。