小口徑深孔鉆探沖洗液循環(huán)阻力測算.doc

小口徑深孔鉆探沖洗液循環(huán)阻力測算 朱金樂ZHUJin-le （核工業(yè)天津工程勘察院，天津301800） （TianjinEngineeringProspectingInstituteofNuclearIndustry，Tianjin301800，China） 摘要：本文對鉆探沖洗循環(huán)阻力進行了概述，研究了小口徑深孔鉆探鉆桿內壓力損失計算，同時探討了小口徑深孔鉆探沖洗液循環(huán)阻力測算實例，以期為小口徑深孔鉆探沖洗液循環(huán)阻力測算提供一些參考，有效減少小口徑深孔鉆探過程中沖洗液所受的循環(huán)阻力，提升小口徑深孔鉆探效率和鉆探深度，推動我國小口徑深孔鉆探的不斷發(fā)展。 Abstract：Thispapersummarizesthedrillingflushingcirculationresistance,studiesthepressurelosscalculationofsmalldiameterdeepholedrillingpipe,anddiscussestheflushingfluidcirculationresistancecalculationexamplesofsmalldiameterdeepholedrilling.Ithopestoprovidesomereferenceforflushingfluidcirculationresistancemeasurementofsmalldiameterdeepholedrilling,effectivelyreducetheflushingfluidcirculationresistanceintheprocessofsmalldeepholedrilling,promotetheefficiencyanddepthofsmalldiameterdeepholedrilling,andpromotethecontinuousdevelopmentofthesmalldiameterdeepholedrillinginChina. 關鍵詞：小口徑；深孔鉆探；沖洗循環(huán)阻力；測算 Keywords：smalldiameter；deepholedrilling；flushingfluidcirculationresistance；measurement ：P634.6：A：1006-4311（xx）34-0300-02 作者簡介：朱金樂（1983-），男，河北滄州人，工程師，學士，研究方向為鉆探。 0引言 近年來，小口徑深孔鉆探沖技術廣泛應用于地礦勘探中，然而小口徑深孔鉆探沖技術由于自身的獨特特點，鉆孔沖洗液在進行循環(huán)流動時的循環(huán)減阻能力相對較差，在進行小口徑深鉆探過程中通常遇到憋泵等技術難題。在進行小口徑深孔鉆探時應當適當降低泵量和粘度，同時科學添加潤滑劑，減少小口徑深孔鉆探過程中沖洗液所受的循環(huán)阻力，有效提升小口徑深孔鉆探效率和鉆探深度。 1鉆探沖洗循環(huán)阻力概述 近年來，科技的不斷發(fā)展，推動了我國地礦勘探技術的不斷發(fā)展，各種鉆探技術不斷應用于地質勘探中，尤其是小口徑深孔鉆探沖技廣泛應用于地礦勘探中。鉆孔沖洗液在進行循環(huán)流動時，在流過管路、鉆桿、孔底鉆具以及鉆頭和環(huán)狀間隙過程中，會出現一定的壓力損失，這種現象便是壓力損失或是壓降。鉆孔沖洗液在正常循環(huán)時，泵的壓力會克服鉆孔沖洗液在流過管路、鉆桿、孔底鉆具以及鉆頭和環(huán)狀間隙過程中的壓力損失，使得鉆孔沖洗液進行流動，泵上壓力表顯示的壓力即是鉆孔沖洗液流動過程中所損失的壓力總和。然而，泵受到的受到的壓力并非一成不變，其所受壓力會隨著循環(huán)負載的變化而不斷發(fā)生變化，泵銘牌上的額定壓力便是泵在正常運行工程中能夠承受的最大壓力。通常情況下，導致鉆孔沖洗液在循環(huán)流動時產生的壓力損失現象主要包括以下因素：第一，鉆孔沖洗液循環(huán)通道長度。鉆孔的深度直接決定了鉆孔沖洗液循環(huán)通道的長度，鉆孔深度越深，鉆孔沖洗液在循環(huán)流動過程中所產生的壓力損失便會越大。第二，鉆孔沖洗循環(huán)液的流變性。鉆孔沖洗液在流動時，鉆孔沖洗液粘性越大，鉆孔沖洗液在流動過程中產生的壓力損失越大。第三，泵流速或泵量。鉆孔沖洗液在流動過程中，泵流速或泵量越大所產生的壓力損失越大。第四，過流斷面橫截面積大小。在鉆桿直徑保持一定時，鉆孔口徑越大，鉆孔沖洗液在流動過程中產生的壓力損失越大。鉆孔沖洗液在流動過程中產生的壓力損失可以用以下公式表示： 其中，P1表示鉆孔沖洗液在流動過程中流經地面管路過程中產生的阻力損失，P2表示鉆孔沖洗液在流動過程中流經鉆桿過程中產生的阻力損失，P3表示鉆孔沖洗液在流動過程中流經孔底鉆具過程中產生的阻力損失，P4表示鉆孔沖洗液在流動過程中流經環(huán)狀間隙過程中產生的阻力損失。 2小口徑深孔鉆探鉆桿內壓力損失計算 同理，利用其他流體的本構方程能夠有效推算出其他流型的小口徑深孔鉆探鉆桿內壓力損失。 3小口徑深孔鉆探沖洗液循環(huán)阻力測算實例 在開展小口徑深孔鉆工作時，其鉆孔深度（L）、鉆孔直徑（R）、鉆桿內經（R1）以及鉆桿外徑（R2）已經預先定好，在實際開展小口徑深孔鉆工作過程中，為了有效控制鉆桿內部和環(huán)空的循環(huán)阻力，應當有效控制變剪切應力、粘度、平均流速、稠度系數等泥漿性能參數以及泵量、泵壓等鉆探參數。下面以實例來對鉆井液粘度、泵量與循環(huán)減阻的關系進行研究。 某小口徑深孔鉆探施工現場實際施工數據如下：終孔孔深（l）為991m，鉆孔上部下入直徑（r2）為91mm，套管深（l1）為449m，采用的直徑為（r2）為75mm繩索進行繩索取心鉆井，鉆桿外徑（r1）為69mm，鉆桿內徑（R）為69mm，出于對泵量影響的考慮絕對粘度去5mPas，出于對粘度影響的考慮絕對泵量取71L/min。通過以上數據計算出泥漿在鉆孔中的循環(huán)流動阻力與泵量的關系，繪制出圖1所示的絕對粘度和泵量對循環(huán)阻力的關系曲線。 通過對絕對粘度和泵量對循環(huán)阻力的關系曲線的分析，可以得出當鉆孔直徑、深度以及鉆桿內、外直徑已知時，小口深孔鉆探沖洗循環(huán)液的循環(huán)阻力即是粘度與泵量乘積的正比函數。當絕對粘度不變時，小口深孔鉆探沖洗循環(huán)液的循環(huán)阻力與泵量的關系為正比關系；當泵量不變時，小口深孔鉆探沖洗循環(huán)液的循環(huán)阻力與粘度的關系同樣為正比關系。為了有效降低小口深孔鉆探現場沖洗循環(huán)液的循環(huán)阻力，可以采用適當降低泵量和粘度相結合的方法。同時，在小口深孔鉆探沖過程中，沖洗循環(huán)液的潤滑性能直接受到沖洗液配方和潤滑劑的添加的影響。大量小口徑深孔鉆探工程實例證明：高分子聚合物如植物膠等既能夠有效提高小口徑深孔鉆探沖洗液的粘度，又能夠有效減少小口徑深孔鉆探沖洗液的循環(huán)阻力、增加井壁與鉆具間的潤滑性，通過降低沖洗液與鉆桿內壁、井壁的摩擦阻力來實現降低鉆孔沖洗液在進行循環(huán)流動時受到的循環(huán)阻力。因此，為了有效降低小口深孔鉆探現場沖洗循環(huán)液的循環(huán)阻力，也可以通過科學添加潤滑劑來實現。 4結束語 目前，小口徑深孔鉆探沖技廣泛應用于地礦勘探中，然而小口徑深孔鉆探技術的鉆孔沖洗液在進行循環(huán)流動時的循環(huán)減阻能力相對較差，在進行小口徑深鉆探過程中通常遇到憋泵等技術難題。在進行小口徑深孔鉆探過程中，泵量和粘度直接影響著小口徑深孔鉆探鉆孔沖洗液在進行循環(huán)流動時所受的循環(huán)阻力。因此，在進行小口徑深孔鉆探時，應當合理、適當降低泵量和粘度，同時科學添加潤滑劑，減少小口徑深孔鉆探過程中沖洗液所受的循環(huán)阻力，有效提升小口徑深孔鉆探效率和鉆探深度。 參考文獻： 1段鴻海，宋金亭，趙洪.小口徑深孔鉆探沖洗液循環(huán)阻力測算J.探礦工程（巖土鉆掘工程），xx，05：4-7. 2李志強，黃忠高.地質深孔鉆探技術與管理探討J.西部探礦工程，xx，04：211-214. 3冉恒謙，張金昌，謝文衛(wèi)，張永勤，宋志彬，向軍文，劉凡柏，馮起贈，鄢泰寧，賈美玲，陶士先，胡繼良.地質鉆探技術與應用研究J.地質學報，xx，11：1806-1822. 4張心劍，司百堂.金屬礦床深孔鉆探技術探討J.西部探礦工程，xx，11：131-134. 5陳永忠.復雜地層深孔鉆探泥漿護壁技術探討與實踐J.科技創(chuàng)新