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气举反循环钻井工艺及应用


气举反循环钻井工艺及应用 摘 要 气举反循环钻井工艺的发展较晚,但由于此工艺实用性 强、优点多,近些年来发展迅速。气举反循环在水井、地热井、瓦 斯排放井等施工中均取得了非常好的成果。由于受沉没系数的限 制,气举反循环工艺不能胜任地表钻进,因此在施工地表钻进时需 合理选择其它钻进方法。 关键词 气举反循环;瓦斯抽放井;水井;地热井 中图分类号 te24 (2011)57-0150

-02 1 气举反循环的发展史 20 世纪 60 年代初期,我国地质、冶金等部门开始分别研制反循环 钻机。煤炭部门 20 世纪 70 年代初期成功的采用了气举反循环进行 煤矿竖井钻进。20 世纪 70 年代到 80 年代初期,我国很多部门和单 位都成功地利用气举反循环钻进工艺进行各种钻进。目前气举反循 环钻探技术己在我国许多个省市推广,并推向国外市场,该技术最 大钻井深度达 3 002m,洗井井深为 3 200m。气举反循环钻井己成 为水井、地热井、瓦斯排放井、煤层气井施工的主要技术手段。 2 气举反循环设备及工作原理 2.1 气举反循环的设备 气举反循环设备包括:钻机、钻塔、空压机、双臂主动方钻杆、 气水龙头(气盒子) 、双臂钻杆(风管) 、混合器、单臂钻杆、钻铤 文献标识码 a 文章编号 1674-6708 或加重钻杆、钻头(通常使用专用的三牙轮钻头) 、振动筛、接手 等。 2.2 气举反循环的工作原理 气举反循环是用空压机将压缩的空气通过供气管、气盒子、双臂 主动方钻杆、双臂钻杆的环状空间送至钻具中的混合室,然后进入 双臂钻杆内管内,使其与内管里的冲洗液及岩屑岩粉混合,形成了 比重小于冲洗液的混合物,使钻杆内液柱压力降低,在钻杆内外形 成压力差;在钻杆柱外侧冲洗液压力的作用下,钻杆内的混合物上 升,经排渣管排出孔外送至振动筛,振动筛将岩屑岩粉分离出来, 冲洗液重新流至孔内形成循环。 压缩空气由混合室进入钻杆内,与冲洗液混合形成气泡,这种气 泡在上升过程中由于外界压力逐渐减小而继续膨胀,其膨胀功转化 为动能,提高了混合液上升的速度。气举反循环通常下部钻具为单 臂钻杆,上部为双臂钻杆。在混合室以下,钻杆内为固、液混合物, 混合室以上为固、液、气混合物。 3 气举反循环的应用及成果 3.1 在瓦斯抽放井中的应用及成果 3.1.1 工程概况 辽宁省红菱煤矿施工的大口径瓦斯抽放井,要求施工方做到钻孔 平直,孔底位移不能超过 5m;套管与井壁之间的环空封固要好,防 止上部含水层向井下漏水,保证井下安全。由于当地地层稳定不易 坍塌,适合气举反循环钻进,且此钻井方法具有管路平直的优点, 因此选用气举反循环钻井。 3.1.2 钻具组合及钻进参数 本次施工主要钻具组合为:一开采用φ 445mm 牙轮钻头、二开采用 φ 730mm 牙轮钻头、 178 钻铤 34.64m、 203 钻铤 18.82m、 127mm φ φ φ 钻杆 538.94m、shb-127/62 双臂钻杆 96.33m、主动方钻杆 11.75m、 气水龙头、vf-4.5/25 型空压机。 3.1.3 取得的成果 采用气举反循环钻井成功的完成了瓦斯抽放井工程。完井井径 730mm,井深 720m,井底偏移仅 2.8m,满足设计要求;由于采用清 水作为冲洗液,因此在下套管之前也不需要洗井,不仅缩短了工期 也降低了成本。 3.2 在水井修井中的应用及成果 3.2.1 工程概况 天津市宁河北水源地的 15 眼水井完井后进行了大流量、大降深、 长时间的抽水试验,在抽水过程中有 11 眼水井出现水量减少的情 况,抽水试

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