水文水井成井作业2

1、云南国土资源职业学院云南国土资源职业学院 2012.04 水文水井成井作业 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 一、认识反循环钻进一、认识反循环钻进 1 1、什么是反循环钻进、什么是反循环钻进 反循环即冲洗液循环方式与传统方式相反反循环即冲洗液循环方式与传统方式相反 的意思，就是冲洗液自供水池通过井口和井内环的意思，就是冲洗液自供水池通过井口和井内环 状间隙，以自流的方式流至井底，然后携带岩屑状间隙，以自流的方式流至井底，然后携带岩屑 通过钻杆内孔返回井口，并经过水接头和排渣管通过钻杆内孔返回井口，并经过水接头和排渣管 排至供水池，经沉

2、淀澄清后重新流入井内。排至供水池，经沉淀澄清后重新流入井内。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 2 2、反循环钻进的特点、反循环钻进的特点 （1 1）冲洗液上升速度快，如钻进水井直径为）冲洗液上升速度快，如钻进水井直径为1m1m， 使用内径为使用内径为150mm150mm的钻杆进行反循环作业，钻杆的钻杆进行反循环作业，钻杆 内冲洗液的上升流速可达内冲洗液的上升流速可达3.03.03.5m/s3.5m/s，相当于正，相当于正 循环时的循环时的4545倍。倍。 （2 2）钻进时排除岩屑的能力强，井底岩屑少。）钻进时排除岩屑的能力强，井底岩

3、屑少。 （3 3）钻进速度快，效益好。）钻进速度快，效益好。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （4 4）取样及时且采取率高，有利于准确判断）取样及时且采取率高，有利于准确判断 地层地层; ; （5 5）在含水层中钻进时，可避免泥浆对孔壁）在含水层中钻进时，可避免泥浆对孔壁 的堵塞，能保持地层原有的自然渗透率。的堵塞，能保持地层原有的自然渗透率。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （6 6）反循环钻进可使用硬质合金、金）反循环钻进可使用硬质合金、金 刚石、牙轮和刮刀钻头等各种

4、不同碎岩工刚石、牙轮和刮刀钻头等各种不同碎岩工 具，可用于回转钻进、冲击钻进和冲击回具，可用于回转钻进、冲击钻进和冲击回 转钻进等各种碎岩方法的循环冲洗钻进，转钻进等各种碎岩方法的循环冲洗钻进， 其冲洗介质可以是清水、泥浆或空气。可其冲洗介质可以是清水、泥浆或空气。可 钻进垂直孔、倾斜孔或水平孔，可钻进各钻进垂直孔、倾斜孔或水平孔，可钻进各 类地层。类地层。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （7 7）钻进时井内水位高，井壁稳定。）钻进时井内水位高，井壁稳定。 （8 8）钻进用水量大。）钻进用水量大。 （9 9）循环回路容易堵塞。）循

5、环回路容易堵塞。 （1010）劳动强度低，洗井效果好，钻头寿）劳动强度低，洗井效果好，钻头寿 命长。命长。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 3 3、反循环钻进的应用范围、反循环钻进的应用范围 钻进大口径供水井和排水井、水文地质勘钻进大口径供水井和排水井、水文地质勘 探孔、砂矿勘探孔、防渗墙和连续墙槽孔、浇注探孔、砂矿勘探孔、防渗墙和连续墙槽孔、浇注 桩孔、煤矿主副井筒、盐卤开采井和电厂接地井桩孔、煤矿主副井筒、盐卤开采井和电厂接地井 等。使用部门包括水利、地质、铁路、城建、冶等。使用部门包括水利、地质、铁路、城建、冶 金、煤矿等等。

6、金、煤矿等等。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 二、二、反循环钻进分类及工作原理反循环钻进分类及工作原理 水文水井钻探的反循环方式按上升水流的水文水井钻探的反循环方式按上升水流的 方式可分为：方式可分为：泵吸反循环、压缩空气反循环泵吸反循环、压缩空气反循环 （气举反循环）和射流反循环三种基本方式。（气举反循环）和射流反循环三种基本方式。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （一）泵吸反循环（一）泵吸反循环 1 1、工作原理、工作原理 利用离心泵的抽吸作用使钻杆内部的液体上利用

7、离心泵的抽吸作用使钻杆内部的液体上 升的一种管路布置方式。当泵工作时，泵在其进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，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、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。自流的方式自井口流至井底，形成循环。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 泵吸反循环钻进中，循环介质是利用泵的真泵吸反

8、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，其有效真空度过一致。砂石泵的叶片间隙要大，其有效真空度过 大，不能低于大，不能低于8m8m水柱，而且要求泵体和叶片有较水柱，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好的耐磨性。砂石泵的流量根据孔内钻杆内径而 定，一般为定，一般为120120240m240

9、m/h/h，最大可达，最大可达500m500m/h/h。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 2 2、主要技术参数、主要技术参数 （1 1）钻杆内流体上返速度：）钻杆内流体上返速度：理论上钻杆内流理论上钻杆内流 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 度一般应选择度一般应选择2.502.503.50m/s3.50m/s，因为当流体速度，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。环状间隙的流速增高，

10、对孔壁稳定不利。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （2 2）岩屑含量和粒径：）岩屑含量和粒径：岩屑含量和岩屑颗粒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比）与所钻进的岩层性质、钻孔深度及循环介质 种类有关。种类有关。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 岩屑含量是用给进速度加以控制的，

11、当遇软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，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，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。以提高钻进效率，减少辅助时间。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （3 3）钻杆内径：）钻杆内径：钻杆内径应与钻孔直

12、径匹配，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进效率。一般选择钻孔直径与钻杆直径之比在1010 左右为宜。左右为宜。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 3 3、钻进深度、钻进深度 根据实践经验，一般在孔深根据实践经验，一般在孔深45m45m以内为反循环以内为反循环 钻进高效区，在钻进高效区，在70m70m以内可维持额定泵量和最大排以内可

13、维持额定泵量和最大排 屑能力，而超过屑能力，而超过70m70m后，效率显著降低，因此，泵后，效率显著降低，因此，泵 吸反循环的合理深度为吸反循环的合理深度为70m70m。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 4 4、工艺措施、工艺措施 （1 1）适用条件）适用条件 泵吸反循环钻探是依靠砂石泵的吸引力维持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。内要有较高的水位。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation

14、 drilling 砂石泵吸入管道最高点（水接头顶部）与孔内液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，一般不超过面高差不应太大，一般不超过3.50m3.50m，否则，难以，否则，难以 启动。启动。 孔内冲洗液的比重、黏度等参数应满足孔壁要求。孔内冲洗液的比重、黏度等参数应满足孔壁要求。 遇到漏失地层，调整冲洗液流型和降低泥浆的黏遇到漏失地层，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。液，以满足循环条件。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation

15、 drilling （2 2）钻孔直径）钻孔直径 泵吸反循环适用于直径泵吸反循环适用于直径0.80m0.80m及以上大口径及以上大口径 钻孔施工。钻孔施工。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （3 3）钻头选用）钻头选用 反循环钻进所使用的钻头对钻进效率有很大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。心凹下的圆锥体，以利于抽吸。 项目五项目

16、五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 钻头的形式根据地层有所变化。常用的泵吸反循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。环钻头有：翼状钻头、牙轮钻头和取芯式钻头等。 翼状钻头：常见的有弯臂翼状钻头和三翼钻头。翼状钻头：常见的有弯臂翼状钻头和三翼钻头。 牙轮钻头：牙轮钻头有很多种形式，其中四牙牙轮钻头：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。地层的软硬程度来选择。 取芯钻头：一般用于基岩的取芯钻进

17、。取芯钻头：一般用于基岩的取芯钻进。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （4 4）钻进技术参数）钻进技术参数 钻压：钻压：反循环钻进的钻压应根据钻头类型、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，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若采用组合牙轮钻头时，可按钻头直径单位长度 上的压力上的压力0.600.601.20kN/cm1.20kN/cm选用；若采用翼状钻选用；若采用翼状钻 头，钻压可控制在头，钻压可控制在0.300.300.60kN/cm0.

18、60kN/cm，在卵砾石，在卵砾石 层钻进时，钻压可适当加大。层钻进时，钻压可适当加大。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 转速：转速： 一般以不蹩车、岩屑排出正常为适宜，大口一般以不蹩车、岩屑排出正常为适宜，大口 径钻孔控制钻头外径线速在径钻孔控制钻头外径线速在0.50m/s0.50m/s以内，过大以内，过大 的转速会引起钻杆对井壁的碰撞。的转速会引起钻杆对井壁的碰撞。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 钻速：钻速： 根据不同地层选择最佳钻速。在松散的粗颗粒地根据不同地层选

19、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。根据生产实践，以较小，则影响生产效率。根据生产实践，以6PS6PS砂石砂石 泵钻孔直径泵钻孔直径1.80m1.80m为例，列出一组参考值：为例，列出一组参考值： a a、卵砂石层钻速、卵砂石层钻速1m/h1m/h； b b、黏性土和砂层钻速、黏性土和砂层钻速1 13m/h3m/h，在实际施工中，地层，在实际施工中，地层 变化情况较大，钻速选择也不尽相同。变化

20、情况较大，钻速选择也不尽相同。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （5 5）存在的问题及保证措施）存在的问题及保证措施 保证吸入管道畅道：保证吸入管道畅道：为了减少冲洗液在管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，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，影响砂石泵的排量，甚至无法正常运行；

21、若相反， 在泵的排量一定的限制下，冲洗液不能获得较高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。的流速，其携带岩屑的能力将会减弱。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 防止管道泄漏：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、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。封闭不好等原因。 项目五项目五 反循环钻

22、进反循环钻进 Reverse circulation drilling 钻头吸收口进水面积和型式：钻头吸收口进水面积和型式： 钻进大颗粒松散地层，如卵砾石层，易发生钻进大颗粒松散地层，如卵砾石层，易发生 吸入管道堵塞，造成的原因是吸收口内及周边冲吸入管道堵塞，造成的原因是吸收口内及周边冲 洗液流速太高所致，大颗粒岩块会同许多碎石同洗液流速太高所致，大颗粒岩块会同许多碎石同 时吸入管道内，容易发生卡堵现象，使循环中止时吸入管道内，容易发生卡堵现象，使循环中止。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 所以，认为增大吸入口面积、降低流速是所以，

23、认为增大吸入口面积、降低流速是 解决此类堵塞的最好办法，通过施工实践中的摸解决此类堵塞的最好办法，通过施工实践中的摸 索得出最佳吸入口面积为吸入管面积的索得出最佳吸入口面积为吸入管面积的5 5倍，吸倍，吸 入口周边至孔底距离入口周边至孔底距离101012cm12cm左右为好，而且吸左右为好，而且吸 入口做成倒置漏斗状，以减少冲洗液的流速突变，入口做成倒置漏斗状，以减少冲洗液的流速突变， 以及由此产生的涡流所形成的阻力。以及由此产生的涡流所形成的阻力。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （6 6）注意事项）注意事项 反循环钻进其优点是钻

24、速高、排碴迅速、孔反循环钻进其优点是钻速高、排碴迅速、孔 底清洁、钻头磨损小，如果不按操作规程和有关底清洁、钻头磨损小，如果不按操作规程和有关 规范进行，会使施工不能正常进行，甚至造成事规范进行，会使施工不能正常进行，甚至造成事 故，因此应注意以下几点：故，因此应注意以下几点： 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 泥浆制备：泥浆制备： 首先要制备充足的泥浆以满足循环需要，泥首先要制备充足的泥浆以满足循环需要，泥 浆比重应在浆比重应在1.051.051.151.15之间，为了护壁要求，小之间，为了护壁要求，小 比重泥浆的胶体率和失水量要严

25、格控制。泥浆池比重泥浆的胶体率和失水量要严格控制。泥浆池 容积的大小，要根据泥浆制作能力、排渣量、清容积的大小，要根据泥浆制作能力、排渣量、清 理沉淀频率和泥浆消耗来制作。理沉淀频率和泥浆消耗来制作。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 确保孔口水位：确保孔口水位： 正循环钻进，除遇到漏失地层外，钻孔内始正循环钻进，除遇到漏失地层外，钻孔内始 终充满泥浆，不易发生坍孔事故，而泵吸反循环终充满泥浆，不易发生坍孔事故，而泵吸反循环 钻进要确保孔口水位不亏浆是防止孔内事故的重钻进要确保孔口水位不亏浆是防止孔内事故的重 点。施工人员要时刻观察泥

26、浆回流情况，如果回点。施工人员要时刻观察泥浆回流情况，如果回 流不足，要立即关闭砂石泵，待泥浆制备充足，流不足，要立即关闭砂石泵，待泥浆制备充足， 才可继续钻进，否则孔口水位过低，容易导致坍才可继续钻进，否则孔口水位过低，容易导致坍 孔。孔。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 注意排碴状况及返水量大小：注意排碴状况及返水量大小： 钻进过程中若发现岩屑突然减少或返水量减钻进过程中若发现岩屑突然减少或返水量减 小时，应及时提动钻具，减小孔底压力，控制进小时，应及时提动钻具，减小孔底压力，控制进 尺或停止钻进，或者检查管道是否畅通，待正常尺

27、或停止钻进，或者检查管道是否畅通，待正常 后再钻进。地层变层时要控制给进，以免发生管后再钻进。地层变层时要控制给进，以免发生管 路堵塞。路堵塞。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （二）射流反循环（二）射流反循环 利用射流泵射出的高速液流造成负压利用射流泵射出的高速液流造成负压, ,使钻使钻 杆内腔产生抽吸作用的反向循环钻进技术杆内腔产生抽吸作用的反向循环钻进技术, ,称射称射 流反循环钻进。流反循环钻进。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 特点：特点： 1 1、带有岩屑的液

28、体不经过泵体，泵的寿命提高；、带有岩屑的液体不经过泵体，泵的寿命提高； 2 2、泵压和泵量取决于管路和喷嘴；、泵压和泵量取决于管路和喷嘴； 3 3、管路中液体流速与岩屑含量有关；、管路中液体流速与岩屑含量有关； 4 4、井深、井深5050米以内效率较好，随着井深增加，排渣能米以内效率较好，随着井深增加，排渣能 力逐渐下降；力逐渐下降； 5 5、射流反循环与泵吸反循环相似，适用于浅井，最、射流反循环与泵吸反循环相似，适用于浅井，最 大井深可达大井深可达250250米。米。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 一般将射流泵安装在地表上，钻进

29、时用高扬一般将射流泵安装在地表上，钻进时用高扬 程离心泵向射流泵输入高能工作液体，在钻杆内程离心泵向射流泵输入高能工作液体，在钻杆内 形成负压，使钻杆内部的冲洗液挟带岩屑沿钻杆形成负压，使钻杆内部的冲洗液挟带岩屑沿钻杆 上升。上升。 射流反循环采用的水泵，可以是离心泵也射流反循环采用的水泵，可以是离心泵也 可以是其它形式的泵。水泵的压力应能克服整个可以是其它形式的泵。水泵的压力应能克服整个 循环系统的摩擦损失和自钻机的水接头到井内地循环系统的摩擦损失和自钻机的水接头到井内地 下水位之间的液柱的重量，一般为下水位之间的液柱的重量，一般为7 78 8/ /。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 R

30、everse circulation drilling （三）压气反循环（三）压气反循环 将压缩空气通过供气管路送至井内气水混将压缩空气通过供气管路送至井内气水混 合室，使压气与钻杆内的水混合，从而形成比重合室，使压气与钻杆内的水混合，从而形成比重 小于小于1 1的掺气水流涌出地面，称为压气反循环。的掺气水流涌出地面，称为压气反循环。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 由于钻杆内水流上升流速与钻杆内外液柱的由于钻杆内水流上升流速与钻杆内外液柱的 比重相关，因此，井深越大，只要相应地增加气比重相关，因此，井深越大，只要相应地增加气 压和

31、气量，钻进效率仍然较高，与泵吸反循环和压和气量，钻进效率仍然较高，与泵吸反循环和 射流反循环相比，井深与钻进效率曲线随深度增射流反循环相比，井深与钻进效率曲线随深度增 加不断上升，在井深加不断上升，在井深5050米以下保持稳定状态，因米以下保持稳定状态，因 此，深井用这种反循环方式。此，深井用这种反循环方式。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 另外，气举反循环钻进能适应井内水位的大另外，气举反循环钻进能适应井内水位的大 幅度下降，但是气水混合器必须有一定的沉没深幅度下降，但是气水混合器必须有一定的沉没深 度，所以可见也无法应用于开孔钻

32、进，一般度，所以可见也无法应用于开孔钻进，一般9 9米米 以上用其他方式钻进（螺旋等），以上用其他方式钻进（螺旋等），3030米以内效率米以内效率 低，此为不足之处。低，此为不足之处。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 进尺效率进尺效率 气举反循环气举反循环 泵吸反循环泵吸反循环 射流反循环射流反循环 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 井深（井深（m m） 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 图中可以清楚地看出三种不同反循环方式图中可以

33、清楚地看出三种不同反循环方式 效率变化特点。在实际工作在应根据不同的情况效率变化特点。在实际工作在应根据不同的情况 加以合理选用，以充分发挥其特点，取得更加经加以合理选用，以充分发挥其特点，取得更加经 济合理的效果。济合理的效果。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 从动力使用情况来看，泵吸反循环方式的动从动力使用情况来看，泵吸反循环方式的动 力使用效率最高（相当于水泵的工作效率），达力使用效率最高（相当于水泵的工作效率），达 60%60%。射流反循环方式的动力使用由于受喷嘴效。射流反循环方式的动力使用由于受喷嘴效 率（约为率（约为30

34、%30%）的影响，仅为）的影响，仅为18%18%，是三种反循环，是三种反循环 方式中最低的一种。空气压缩机和气水混合室工方式中最低的一种。空气压缩机和气水混合室工 作效率约为作效率约为45%45%，所以，气举反循环动力使用效，所以，气举反循环动力使用效 率为率为20%20%。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （一）气举反循环供气方式（一）气举反循环供气方式 1 1、并列管式供气：通过在钻杆外侧的送气、并列管式供气：通过在钻杆外侧的送气 管至井下。管至井下。 2 2、圆环状供气：采用双层钻杆，通过内外、圆环状供气：采用双层钻杆，通过内

35、外 管柱间环状间隙送气，混气器以等距方式沿钻杆管柱间环状间隙送气，混气器以等距方式沿钻杆 布置，为了使气水充分混合，一般需要布置多个布置，为了使气水充分混合，一般需要布置多个 混合器。混合器。 风压（风压（/ /2 2）6 68 8101012122020 混合器间距（混合器间距（m m）24243636454559599696 混合器最大允许沉没深度（混合器最大允许沉没深度（m m）515172729090108108192192 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 气水混合器与井深、风压关系表气水混合器与井深、风压关系表 钻杆内径（

36、钻杆内径（mmmm）120120150150200200300300 风量（风量（m m3 3）4.54.56.06.06 6101015152020 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 钻杆内径与风量关系钻杆内径与风量关系 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 反循环钻进一般采用双壁钻具，循环介质主反循环钻进一般采用双壁钻具，循环介质主 要分为压缩空气和液体两种。钻进过程中，循环要分为压缩空气和液体两种。钻进过程中，循环 介质经过双壁气水龙头、双壁主动钻杆、双壁钻介质经过双壁气水

37、龙头、双壁主动钻杆、双壁钻 杆内外管环隙达到孔底，驱动孔底碎岩器具破碎杆内外管环隙达到孔底，驱动孔底碎岩器具破碎 岩石，并携带岩心及岩屑经钻杆中心通道达到地岩石，并携带岩心及岩屑经钻杆中心通道达到地 表的岩心或岩样收集装置。表的岩心或岩样收集装置。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 目前双壁钻具有：目前双壁钻具有： SHB114/76SHB114/76、 SHB127/87SHB127/87、 SHB140/100SHB140/100三种型号。三种型号。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation dr

38、illing 目前反循环钻进在各行业普遍应用，目前反循环钻进在各行业普遍应用， 最大井深近最大井深近10001000米，最大口径米，最大口径3 3米。同正循米。同正循 环钻进相比，平均机械钻速提高环钻进相比，平均机械钻速提高1.21.23 3倍，倍， 台月效率提高台月效率提高1.51.5倍，在复杂地层钻进综合倍，在复杂地层钻进综合 效率是效率是3 36 6倍，相同条件下洗井时间缩短倍，相同条件下洗井时间缩短 1/21/2，出水量增大，出水量增大1/31/3。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （二）气举反循环钻进技术应用条件（二）气举

39、反循环钻进技术应用条件 1 1、地下水位与孔深需适当：地、地下水位与孔深需适当：地 下水位在下水位在3m3m以下，不宜太浅，孔深以下，不宜太浅，孔深50m50m 以深。以深。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 2 2、地层中不宜有湿膨胀性硬泥土及、地层中不宜有湿膨胀性硬泥土及 大漂石。由于粘土层岩屑在管内发生碰撞大漂石。由于粘土层岩屑在管内发生碰撞 由小块变成大块，大块与水发生膨胀会堵由小块变成大块，大块与水发生膨胀会堵 塞内管，有时岩屑不能及时排除，易产生塞内管，有时岩屑不能及时排除，易产生 糊钻。另外，当遇到较多超径卵砾石时，糊钻

40、。另外，当遇到较多超径卵砾石时， 不能从管内通过，会聚集孔底。不能从管内通过，会聚集孔底。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling 3 3、在第四纪漏水地层或地下水贫乏、在第四纪漏水地层或地下水贫乏 的地区施工，应有足够的水源供给，才能的地区施工，应有足够的水源供给，才能 保证气举反循环的正常钻进。通常要求泥保证气举反循环的正常钻进。通常要求泥 浆池冲洗液必须和孔内水位连通并不断补浆池冲洗液必须和孔内水位连通并不断补 给，不能使循环断流。给，不能使循环断流。 项目五项目五 反循环钻进反循环钻进 Reverse circulation drilling （三）气举反循环钻机（三）气举反循环钻机 凡具有转盘式钻机均可以进行气举反凡具有转盘式钻机均可以进行气举反 循环钻进。循环钻进。 选择钻机的主要依据：设计的钻井结选择钻机的主要依据：设计的钻井结 构、岩石可钻性、钻进参数、钻机本身性构、岩石可钻性、钻进参数、钻机本