水文水井成井作業(yè)2

1、云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院 2012.04 水文水井成井作業(yè) 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 一、認(rèn)識(shí)反循環(huán)鉆進(jìn)一、認(rèn)識(shí)反循環(huán)鉆進(jìn) 1 1、什么是反循環(huán)鉆進(jìn)、什么是反循環(huán)鉆進(jìn) 反循環(huán)即沖洗液循環(huán)方式與傳統(tǒng)方式相反反循環(huán)即沖洗液循環(huán)方式與傳統(tǒng)方式相反 的意思，就是沖洗液自供水池通過(guò)井口和井內(nèi)環(huán)的意思，就是沖洗液自供水池通過(guò)井口和井內(nèi)環(huán) 狀間隙，以自流的方式流至井底，然后攜帶巖屑狀間隙，以自流的方式流至井底，然后攜帶巖屑 通過(guò)鉆桿內(nèi)孔返回井口，并經(jīng)過(guò)水接頭和排渣管通過(guò)鉆桿內(nèi)孔返回井口，并經(jīng)過(guò)水接頭和排渣管 排至供水池，經(jīng)沉

2、淀澄清后重新流入井內(nèi)。排至供水池，經(jīng)沉淀澄清后重新流入井內(nèi)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 2 2、反循環(huán)鉆進(jìn)的特點(diǎn)、反循環(huán)鉆進(jìn)的特點(diǎn) （1 1）沖洗液上升速度快，如鉆進(jìn)水井直徑為）沖洗液上升速度快，如鉆進(jìn)水井直徑為1m1m， 使用內(nèi)徑為使用內(nèi)徑為150mm150mm的鉆桿進(jìn)行反循環(huán)作業(yè)，鉆桿的鉆桿進(jìn)行反循環(huán)作業(yè)，鉆桿 內(nèi)沖洗液的上升流速可達(dá)內(nèi)沖洗液的上升流速可達(dá)3.03.03.5m/s3.5m/s，相當(dāng)于正，相當(dāng)于正 循環(huán)時(shí)的循環(huán)時(shí)的4545倍。倍。 （2 2）鉆進(jìn)時(shí)排除巖屑的能力強(qiáng)，井底巖屑少。）鉆進(jìn)時(shí)排除巖屑的能力強(qiáng)，井底巖

3、屑少。 （3 3）鉆進(jìn)速度快，效益好。）鉆進(jìn)速度快，效益好。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （4 4）取樣及時(shí)且采取率高，有利于準(zhǔn)確判斷）取樣及時(shí)且采取率高，有利于準(zhǔn)確判斷 地層地層; ; （5 5）在含水層中鉆進(jìn)時(shí)，可避免泥漿對(duì)孔壁）在含水層中鉆進(jìn)時(shí)，可避免泥漿對(duì)孔壁 的堵塞，能保持地層原有的自然滲透率。的堵塞，能保持地層原有的自然滲透率。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （6 6）反循環(huán)鉆進(jìn)可使用硬質(zhì)合金、金）反循環(huán)鉆進(jìn)可使用硬質(zhì)合金、金 剛石、牙輪和刮刀鉆頭等各種

4、不同碎巖工剛石、牙輪和刮刀鉆頭等各種不同碎巖工 具，可用于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊鉆進(jìn)和沖擊回具，可用于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊鉆進(jìn)和沖擊回 轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等各種碎巖方法的循環(huán)沖洗鉆進(jìn)，轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等各種碎巖方法的循環(huán)沖洗鉆進(jìn)， 其沖洗介質(zhì)可以是清水、泥漿或空氣?？善錄_洗介質(zhì)可以是清水、泥漿或空氣。可 鉆進(jìn)垂直孔、傾斜孔或水平孔，可鉆進(jìn)各鉆進(jìn)垂直孔、傾斜孔或水平孔，可鉆進(jìn)各 類(lèi)地層。類(lèi)地層。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （7 7）鉆進(jìn)時(shí)井內(nèi)水位高，井壁穩(wěn)定。）鉆進(jìn)時(shí)井內(nèi)水位高，井壁穩(wěn)定。 （8 8）鉆進(jìn)用水量大。）鉆進(jìn)用水量大。 （9 9）循環(huán)回路容易堵塞。）循

5、環(huán)回路容易堵塞。 （1010）勞動(dòng)強(qiáng)度低，洗井效果好，鉆頭壽）勞動(dòng)強(qiáng)度低，洗井效果好，鉆頭壽 命長(zhǎng)。命長(zhǎng)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 3 3、反循環(huán)鉆進(jìn)的應(yīng)用范圍、反循環(huán)鉆進(jìn)的應(yīng)用范圍 鉆進(jìn)大口徑供水井和排水井、水文地質(zhì)勘鉆進(jìn)大口徑供水井和排水井、水文地質(zhì)勘 探孔、砂礦勘探孔、防滲墻和連續(xù)墻槽孔、澆注探孔、砂礦勘探孔、防滲墻和連續(xù)墻槽孔、澆注 樁孔、煤礦主副井筒、鹽鹵開(kāi)采井和電廠接地井樁孔、煤礦主副井筒、鹽鹵開(kāi)采井和電廠接地井 等。使用部門(mén)包括水利、地質(zhì)、鐵路、城建、冶等。使用部門(mén)包括水利、地質(zhì)、鐵路、城建、冶 金、煤礦等等。

6、金、煤礦等等。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 二、二、反循環(huán)鉆進(jìn)分類(lèi)及工作原理反循環(huán)鉆進(jìn)分類(lèi)及工作原理 水文水井鉆探的反循環(huán)方式按上升水流的水文水井鉆探的反循環(huán)方式按上升水流的 方式可分為：方式可分為：泵吸反循環(huán)、壓縮空氣反循環(huán)泵吸反循環(huán)、壓縮空氣反循環(huán) （氣舉反循環(huán)）和射流反循環(huán)三種基本方式。（氣舉反循環(huán)）和射流反循環(huán)三種基本方式。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （一）泵吸反循環(huán)（一）泵吸反循環(huán) 1 1、工作原理、工作原理 利用離心泵的抽吸作用使鉆桿內(nèi)部的液體上利用

7、離心泵的抽吸作用使鉆桿內(nèi)部的液體上 升的一種管路布置方式。當(dāng)泵工作時(shí)，泵在其進(jìn)升的一種管路布置方式。當(dāng)泵工作時(shí)，泵在其進(jìn) 入口處形成負(fù)壓，井口的液體在大氣壓的作用下，入口處形成負(fù)壓，井口的液體在大氣壓的作用下， 經(jīng)鉆頭攜帶巖屑經(jīng)鉆桿中空而上升，通過(guò)水龍頭、經(jīng)鉆頭攜帶巖屑經(jīng)鉆桿中空而上升，通過(guò)水龍頭、 膠管從泵中排至集碴坑中。經(jīng)沉淀后的流體，以膠管從泵中排至集碴坑中。經(jīng)沉淀后的流體，以 自流的方式自井口流至井底，形成循環(huán)。自流的方式自井口流至井底，形成循環(huán)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)中，循環(huán)介質(zhì)是利用泵的真泵吸反

8、循環(huán)鉆進(jìn)中，循環(huán)介質(zhì)是利用泵的真 空度來(lái)維持循環(huán)的。常用的泵為砂石泵，它要求空度來(lái)維持循環(huán)的。常用的泵為砂石泵，它要求 能排出巖屑而又要有較大的真空度。為了使巖屑能排出巖屑而又要有較大的真空度。為了使巖屑 能順利通過(guò)，泵體內(nèi)的自由通道應(yīng)與鉆桿內(nèi)徑相能順利通過(guò)，泵體內(nèi)的自由通道應(yīng)與鉆桿內(nèi)徑相 一致。砂石泵的葉片間隙要大，其有效真空度過(guò)一致。砂石泵的葉片間隙要大，其有效真空度過(guò) 大，不能低于大，不能低于8m8m水柱，而且要求泵體和葉片有較水柱，而且要求泵體和葉片有較 好的耐磨性。砂石泵的流量根據(jù)孔內(nèi)鉆桿內(nèi)徑而好的耐磨性。砂石泵的流量根據(jù)孔內(nèi)鉆桿內(nèi)徑而 定，一般為定，一般為120120240m240

9、m/h/h，最大可達(dá)，最大可達(dá)500m500m/h/h。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 2 2、主要技術(shù)參數(shù)、主要技術(shù)參數(shù) （1 1）鉆桿內(nèi)流體上返速度：）鉆桿內(nèi)流體上返速度：理論上鉆桿內(nèi)流理論上鉆桿內(nèi)流 體的上返速度愈高，攜帶巖屑能力愈強(qiáng)，最優(yōu)速體的上返速度愈高，攜帶巖屑能力愈強(qiáng)，最優(yōu)速 度一般應(yīng)選擇度一般應(yīng)選擇2.502.503.50m/s3.50m/s，因?yàn)楫?dāng)流體速度，因?yàn)楫?dāng)流體速度 再增加，會(huì)出現(xiàn)鵝頸管磨損過(guò)快，同時(shí)引起孔內(nèi)再增加，會(huì)出現(xiàn)鵝頸管磨損過(guò)快，同時(shí)引起孔內(nèi) 環(huán)狀間隙的流速增高，對(duì)孔壁穩(wěn)定不利。環(huán)狀間隙的流速增高，

10、對(duì)孔壁穩(wěn)定不利。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （2 2）巖屑含量和粒徑：）巖屑含量和粒徑：巖屑含量和巖屑顆粒巖屑含量和巖屑顆粒 的大小，在泵吸反循環(huán)中也是一個(gè)重要因素，巖的大小，在泵吸反循環(huán)中也是一個(gè)重要因素，巖 屑含量的大?。◣r屑在上升液流中所占體積百分屑含量的大小（巖屑在上升液流中所占體積百分 比）與所鉆進(jìn)的巖層性質(zhì)、鉆孔深度及循環(huán)介質(zhì)比）與所鉆進(jìn)的巖層性質(zhì)、鉆孔深度及循環(huán)介質(zhì) 種類(lèi)有關(guān)。種類(lèi)有關(guān)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 巖屑含量是用給進(jìn)速度加以控制的，

11、當(dāng)遇軟巖屑含量是用給進(jìn)速度加以控制的，當(dāng)遇軟 地層時(shí)，進(jìn)尺寸快，巖屑含量大，則往往會(huì)發(fā)生地層時(shí)，進(jìn)尺寸快，巖屑含量大，則往往會(huì)發(fā)生 堵塞或卡死管路，如在黏土層中，還會(huì)使黏土層堵塞或卡死管路，如在黏土層中，還會(huì)使黏土層 的泥條互相黏結(jié)形成泥柱，使循環(huán)中斷。因此，的泥條互相黏結(jié)形成泥柱，使循環(huán)中斷。因此， 應(yīng)通過(guò)合理控制鉆進(jìn)參數(shù)來(lái)控制巖屑的含量大小，應(yīng)通過(guò)合理控制鉆進(jìn)參數(shù)來(lái)控制巖屑的含量大小， 以提高鉆進(jìn)效率，減少輔助時(shí)間。以提高鉆進(jìn)效率，減少輔助時(shí)間。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （3 3）鉆桿內(nèi)徑：）鉆桿內(nèi)徑：鉆桿內(nèi)徑應(yīng)與鉆孔直

12、徑匹配，鉆桿內(nèi)徑應(yīng)與鉆孔直徑匹配， 當(dāng)鉆孔直徑愈大時(shí)，應(yīng)選擇內(nèi)徑大的鉆具，可減當(dāng)鉆孔直徑愈大時(shí)，應(yīng)選擇內(nèi)徑大的鉆具，可減 少上升流體的沿程阻力，增加鉆進(jìn)深度，提高鉆少上升流體的沿程阻力，增加鉆進(jìn)深度，提高鉆 進(jìn)效率。一般選擇鉆孔直徑與鉆桿直徑之比在進(jìn)效率。一般選擇鉆孔直徑與鉆桿直徑之比在1010 左右為宜。左右為宜。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 3 3、鉆進(jìn)深度、鉆進(jìn)深度 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般在孔深根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般在孔深45m45m以?xún)?nèi)為反循環(huán)以?xún)?nèi)為反循環(huán) 鉆進(jìn)高效區(qū)，在鉆進(jìn)高效區(qū)，在70m70m以?xún)?nèi)可維持額定泵量和最大排以?xún)?nèi)可

13、維持額定泵量和最大排 屑能力，而超過(guò)屑能力，而超過(guò)70m70m后，效率顯著降低，因此，泵后，效率顯著降低，因此，泵 吸反循環(huán)的合理深度為吸反循環(huán)的合理深度為70m70m。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 4 4、工藝措施、工藝措施 （1 1）適用條件）適用條件 泵吸反循環(huán)鉆探是依靠砂石泵的吸引力維持泵吸反循環(huán)鉆探是依靠砂石泵的吸引力維持 的，它可以在多種地層條件下應(yīng)用，其關(guān)鍵是孔的，它可以在多種地層條件下應(yīng)用，其關(guān)鍵是孔 內(nèi)要有較高的水位。內(nèi)要有較高的水位。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation

14、 drilling 砂石泵吸入管道最高點(diǎn)（水接頭頂部）與孔內(nèi)液砂石泵吸入管道最高點(diǎn)（水接頭頂部）與孔內(nèi)液 面高差不應(yīng)太大，一般不超過(guò)面高差不應(yīng)太大，一般不超過(guò)3.50m3.50m，否則，難以，否則，難以 啟動(dòng)。啟動(dòng)。 孔內(nèi)沖洗液的比重、黏度等參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足孔壁要求?？變?nèi)沖洗液的比重、黏度等參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足孔壁要求。 遇到漏失地層，調(diào)整沖洗液流型和降低泥漿的黏遇到漏失地層，調(diào)整沖洗液流型和降低泥漿的黏 度和切力，或者采用堵漏泥漿，并需及時(shí)補(bǔ)充沖洗度和切力，或者采用堵漏泥漿，并需及時(shí)補(bǔ)充沖洗 液，以滿(mǎn)足循環(huán)條件。液，以滿(mǎn)足循環(huán)條件。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation

15、 drilling （2 2）鉆孔直徑）鉆孔直徑 泵吸反循環(huán)適用于直徑泵吸反循環(huán)適用于直徑0.80m0.80m及以上大口徑及以上大口徑 鉆孔施工。鉆孔施工。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （3 3）鉆頭選用）鉆頭選用 反循環(huán)鉆進(jìn)所使用的鉆頭對(duì)鉆進(jìn)效率有很大反循環(huán)鉆進(jìn)所使用的鉆頭對(duì)鉆進(jìn)效率有很大 的影響。為了充分發(fā)揮鉆頭能將鉆碎的巖屑吸入的影響。為了充分發(fā)揮鉆頭能將鉆碎的巖屑吸入 鉆桿內(nèi)，鉆頭在回轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)使井底形成一個(gè)中鉆桿內(nèi)，鉆頭在回轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)使井底形成一個(gè)中 心凹下的圓錐體，以利于抽吸。心凹下的圓錐體，以利于抽吸。 項(xiàng)目五項(xiàng)目

16、五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 鉆頭的形式根據(jù)地層有所變化。常用的泵吸反循鉆頭的形式根據(jù)地層有所變化。常用的泵吸反循 環(huán)鉆頭有：翼狀鉆頭、牙輪鉆頭和取芯式鉆頭等。環(huán)鉆頭有：翼狀鉆頭、牙輪鉆頭和取芯式鉆頭等。 翼狀鉆頭：常見(jiàn)的有彎臂翼狀鉆頭和三翼鉆頭。翼狀鉆頭：常見(jiàn)的有彎臂翼狀鉆頭和三翼鉆頭。 牙輪鉆頭：牙輪鉆頭有很多種形式，其中四牙牙輪鉆頭：牙輪鉆頭有很多種形式，其中四牙 輪組合的鉆頭效果比較好，牙輪鉆頭的齒形數(shù)量根據(jù)輪組合的鉆頭效果比較好，牙輪鉆頭的齒形數(shù)量根據(jù) 地層的軟硬程度來(lái)選擇。地層的軟硬程度來(lái)選擇。 取芯鉆頭：一般用于基巖的取芯鉆進(jìn)

17、。取芯鉆頭：一般用于基巖的取芯鉆進(jìn)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （4 4）鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)）鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù) 鉆壓：鉆壓：反循環(huán)鉆進(jìn)的鉆壓應(yīng)根據(jù)鉆頭類(lèi)型、反循環(huán)鉆進(jìn)的鉆壓應(yīng)根據(jù)鉆頭類(lèi)型、 地層情況和設(shè)備能力而定。一般第四紀(jì)松散地層，地層情況和設(shè)備能力而定。一般第四紀(jì)松散地層， 若采用組合牙輪鉆頭時(shí)，可按鉆頭直徑單位長(zhǎng)度若采用組合牙輪鉆頭時(shí)，可按鉆頭直徑單位長(zhǎng)度 上的壓力上的壓力0.600.601.20kN/cm1.20kN/cm選用；若采用翼狀鉆選用；若采用翼狀鉆 頭，鉆壓可控制在頭，鉆壓可控制在0.300.300.60kN/cm0.

18、60kN/cm，在卵礫石，在卵礫石 層鉆進(jìn)時(shí)，鉆壓可適當(dāng)加大。層鉆進(jìn)時(shí)，鉆壓可適當(dāng)加大。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： 一般以不蹩車(chē)、巖屑排出正常為適宜，大口一般以不蹩車(chē)、巖屑排出正常為適宜，大口 徑鉆孔控制鉆頭外徑線速在徑鉆孔控制鉆頭外徑線速在0.50m/s0.50m/s以?xún)?nèi)，過(guò)大以?xún)?nèi)，過(guò)大 的轉(zhuǎn)速會(huì)引起鉆桿對(duì)井壁的碰撞。的轉(zhuǎn)速會(huì)引起鉆桿對(duì)井壁的碰撞。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 鉆速：鉆速： 根據(jù)不同地層選擇最佳鉆速。在松散的粗顆粒地根據(jù)不同地層選

19、擇最佳鉆速。在松散的粗顆粒地 層，若鉆速較高，則使吸入管道內(nèi)巖屑過(guò)多，泥漿比層，若鉆速較高，則使吸入管道內(nèi)巖屑過(guò)多，泥漿比 重增大，管內(nèi)外壓差減小，造成管道堵塞；如果鉆速重增大，管內(nèi)外壓差減小，造成管道堵塞；如果鉆速 較小，則影響生產(chǎn)效率。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，以較小，則影響生產(chǎn)效率。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，以6PS6PS砂石砂石 泵鉆孔直徑泵鉆孔直徑1.80m1.80m為例，列出一組參考值：為例，列出一組參考值： a a、卵砂石層鉆速、卵砂石層鉆速1m/h1m/h； b b、黏性土和砂層鉆速、黏性土和砂層鉆速1 13m/h3m/h，在實(shí)際施工中，地層，在實(shí)際施工中，地層 變化情況較大，鉆速選擇也不盡相同。變化

20、情況較大，鉆速選擇也不盡相同。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （5 5）存在的問(wèn)題及保證措施）存在的問(wèn)題及保證措施 保證吸入管道暢道：保證吸入管道暢道：為了減少?zèng)_洗液在管道為了減少?zèng)_洗液在管道 中的阻力，吸入管道內(nèi)徑應(yīng)大于或等于砂石泵吸中的阻力，吸入管道內(nèi)徑應(yīng)大于或等于砂石泵吸 入口內(nèi)徑，若吸入管道內(nèi)徑小于砂石泵吸口內(nèi)徑，入口內(nèi)徑，若吸入管道內(nèi)徑小于砂石泵吸口內(nèi)徑， 沖洗液在吸入管道中的流動(dòng)阻力就會(huì)增大，直接沖洗液在吸入管道中的流動(dòng)阻力就會(huì)增大，直接 影響砂石泵的排量，甚至無(wú)法正常運(yùn)行；若相反，影響砂石泵的排量，甚至無(wú)法正常運(yùn)行；

21、若相反， 在泵的排量一定的限制下，沖洗液不能獲得較高在泵的排量一定的限制下，沖洗液不能獲得較高 的流速，其攜帶巖屑的能力將會(huì)減弱。的流速，其攜帶巖屑的能力將會(huì)減弱。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 防止管道泄漏：防止管道泄漏： 吸入管道泄漏是導(dǎo)致反循環(huán)不能正常運(yùn)行的吸入管道泄漏是導(dǎo)致反循環(huán)不能正常運(yùn)行的 主要原因之一。比較常見(jiàn)的有：水接頭密封損壞、主要原因之一。比較常見(jiàn)的有：水接頭密封損壞、 鉆桿連接螺栓松動(dòng)、密封圈失效以及有些接頭處鉆桿連接螺栓松動(dòng)、密封圈失效以及有些接頭處 封閉不好等原因。封閉不好等原因。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆

22、進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 鉆頭吸收口進(jìn)水面積和型式：鉆頭吸收口進(jìn)水面積和型式： 鉆進(jìn)大顆粒松散地層，如卵礫石層，易發(fā)生鉆進(jìn)大顆粒松散地層，如卵礫石層，易發(fā)生 吸入管道堵塞，造成的原因是吸收口內(nèi)及周邊沖吸入管道堵塞，造成的原因是吸收口內(nèi)及周邊沖 洗液流速太高所致，大顆粒巖塊會(huì)同許多碎石同洗液流速太高所致，大顆粒巖塊會(huì)同許多碎石同 時(shí)吸入管道內(nèi)，容易發(fā)生卡堵現(xiàn)象，使循環(huán)中止時(shí)吸入管道內(nèi)，容易發(fā)生卡堵現(xiàn)象，使循環(huán)中止。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 所以，認(rèn)為增大吸入口面積、降低流速是所以，

23、認(rèn)為增大吸入口面積、降低流速是 解決此類(lèi)堵塞的最好辦法，通過(guò)施工實(shí)踐中的摸解決此類(lèi)堵塞的最好辦法，通過(guò)施工實(shí)踐中的摸 索得出最佳吸入口面積為吸入管面積的索得出最佳吸入口面積為吸入管面積的5 5倍，吸倍，吸 入口周邊至孔底距離入口周邊至孔底距離101012cm12cm左右為好，而且吸左右為好，而且吸 入口做成倒置漏斗狀，以減少?zèng)_洗液的流速突變，入口做成倒置漏斗狀，以減少?zèng)_洗液的流速突變， 以及由此產(chǎn)生的渦流所形成的阻力。以及由此產(chǎn)生的渦流所形成的阻力。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （6 6）注意事項(xiàng)）注意事項(xiàng) 反循環(huán)鉆進(jìn)其優(yōu)點(diǎn)是鉆

24、速高、排碴迅速、孔反循環(huán)鉆進(jìn)其優(yōu)點(diǎn)是鉆速高、排碴迅速、孔 底清潔、鉆頭磨損小，如果不按操作規(guī)程和有關(guān)底清潔、鉆頭磨損小，如果不按操作規(guī)程和有關(guān) 規(guī)范進(jìn)行，會(huì)使施工不能正常進(jìn)行，甚至造成事規(guī)范進(jìn)行，會(huì)使施工不能正常進(jìn)行，甚至造成事 故，因此應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：故，因此應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 泥漿制備：泥漿制備： 首先要制備充足的泥漿以滿(mǎn)足循環(huán)需要，泥首先要制備充足的泥漿以滿(mǎn)足循環(huán)需要，泥 漿比重應(yīng)在漿比重應(yīng)在1.051.051.151.15之間，為了護(hù)壁要求，小之間，為了護(hù)壁要求，小 比重泥漿的膠體率和失水量要嚴(yán)

25、格控制。泥漿池比重泥漿的膠體率和失水量要嚴(yán)格控制。泥漿池 容積的大小，要根據(jù)泥漿制作能力、排渣量、清容積的大小，要根據(jù)泥漿制作能力、排渣量、清 理沉淀頻率和泥漿消耗來(lái)制作。理沉淀頻率和泥漿消耗來(lái)制作。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 確?？卓谒唬捍_保孔口水位： 正循環(huán)鉆進(jìn)，除遇到漏失地層外，鉆孔內(nèi)始正循環(huán)鉆進(jìn)，除遇到漏失地層外，鉆孔內(nèi)始 終充滿(mǎn)泥漿，不易發(fā)生坍孔事故，而泵吸反循環(huán)終充滿(mǎn)泥漿，不易發(fā)生坍孔事故，而泵吸反循環(huán) 鉆進(jìn)要確保孔口水位不虧漿是防止孔內(nèi)事故的重鉆進(jìn)要確?？卓谒徊惶潩{是防止孔內(nèi)事故的重 點(diǎn)。施工人員要時(shí)刻觀察泥

26、漿回流情況，如果回點(diǎn)。施工人員要時(shí)刻觀察泥漿回流情況，如果回 流不足，要立即關(guān)閉砂石泵，待泥漿制備充足，流不足，要立即關(guān)閉砂石泵，待泥漿制備充足， 才可繼續(xù)鉆進(jìn)，否則孔口水位過(guò)低，容易導(dǎo)致坍才可繼續(xù)鉆進(jìn)，否則孔口水位過(guò)低，容易導(dǎo)致坍 孔?？住?項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 注意排碴?duì)顩r及返水量大?。鹤⒁馀挪?duì)顩r及返水量大小： 鉆進(jìn)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)巖屑突然減少或返水量減鉆進(jìn)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)巖屑突然減少或返水量減 小時(shí)，應(yīng)及時(shí)提動(dòng)鉆具，減小孔底壓力，控制進(jìn)小時(shí)，應(yīng)及時(shí)提動(dòng)鉆具，減小孔底壓力，控制進(jìn) 尺或停止鉆進(jìn)，或者檢查管道是否暢通，待正常尺

27、或停止鉆進(jìn)，或者檢查管道是否暢通，待正常 后再鉆進(jìn)。地層變層時(shí)要控制給進(jìn)，以免發(fā)生管后再鉆進(jìn)。地層變層時(shí)要控制給進(jìn)，以免發(fā)生管 路堵塞。路堵塞。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （二）射流反循環(huán)（二）射流反循環(huán) 利用射流泵射出的高速液流造成負(fù)壓利用射流泵射出的高速液流造成負(fù)壓, ,使鉆使鉆 桿內(nèi)腔產(chǎn)生抽吸作用的反向循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)桿內(nèi)腔產(chǎn)生抽吸作用的反向循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù), ,稱(chēng)射稱(chēng)射 流反循環(huán)鉆進(jìn)。流反循環(huán)鉆進(jìn)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1、帶有巖屑的液

28、體不經(jīng)過(guò)泵體，泵的壽命提高；、帶有巖屑的液體不經(jīng)過(guò)泵體，泵的壽命提高； 2 2、泵壓和泵量取決于管路和噴嘴；、泵壓和泵量取決于管路和噴嘴； 3 3、管路中液體流速與巖屑含量有關(guān)；、管路中液體流速與巖屑含量有關(guān)； 4 4、井深、井深5050米以?xún)?nèi)效率較好，隨著井深增加，排渣能米以?xún)?nèi)效率較好，隨著井深增加，排渣能 力逐漸下降；力逐漸下降； 5 5、射流反循環(huán)與泵吸反循環(huán)相似，適用于淺井，最、射流反循環(huán)與泵吸反循環(huán)相似，適用于淺井，最 大井深可達(dá)大井深可達(dá)250250米。米。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 一般將射流泵安裝在地表上，鉆進(jìn)

29、時(shí)用高揚(yáng)一般將射流泵安裝在地表上，鉆進(jìn)時(shí)用高揚(yáng) 程離心泵向射流泵輸入高能工作液體，在鉆桿內(nèi)程離心泵向射流泵輸入高能工作液體，在鉆桿內(nèi) 形成負(fù)壓，使鉆桿內(nèi)部的沖洗液挾帶巖屑沿鉆桿形成負(fù)壓，使鉆桿內(nèi)部的沖洗液挾帶巖屑沿鉆桿 上升。上升。 射流反循環(huán)采用的水泵，可以是離心泵也射流反循環(huán)采用的水泵，可以是離心泵也 可以是其它形式的泵。水泵的壓力應(yīng)能克服整個(gè)可以是其它形式的泵。水泵的壓力應(yīng)能克服整個(gè) 循環(huán)系統(tǒng)的摩擦損失和自鉆機(jī)的水接頭到井內(nèi)地循環(huán)系統(tǒng)的摩擦損失和自鉆機(jī)的水接頭到井內(nèi)地 下水位之間的液柱的重量，一般為下水位之間的液柱的重量，一般為7 78 8/ /。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) R

30、everse circulation drilling （三）壓氣反循環(huán)（三）壓氣反循環(huán) 將壓縮空氣通過(guò)供氣管路送至井內(nèi)氣水混將壓縮空氣通過(guò)供氣管路送至井內(nèi)氣水混 合室，使壓氣與鉆桿內(nèi)的水混合，從而形成比重合室，使壓氣與鉆桿內(nèi)的水混合，從而形成比重 小于小于1 1的摻氣水流涌出地面，稱(chēng)為壓氣反循環(huán)。的摻氣水流涌出地面，稱(chēng)為壓氣反循環(huán)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 由于鉆桿內(nèi)水流上升流速與鉆桿內(nèi)外液柱的由于鉆桿內(nèi)水流上升流速與鉆桿內(nèi)外液柱的 比重相關(guān)，因此，井深越大，只要相應(yīng)地增加氣比重相關(guān)，因此，井深越大，只要相應(yīng)地增加氣 壓和

31、氣量，鉆進(jìn)效率仍然較高，與泵吸反循環(huán)和壓和氣量，鉆進(jìn)效率仍然較高，與泵吸反循環(huán)和 射流反循環(huán)相比，井深與鉆進(jìn)效率曲線隨深度增射流反循環(huán)相比，井深與鉆進(jìn)效率曲線隨深度增 加不斷上升，在井深加不斷上升，在井深5050米以下保持穩(wěn)定狀態(tài)，因米以下保持穩(wěn)定狀態(tài)，因 此，深井用這種反循環(huán)方式。此，深井用這種反循環(huán)方式。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 另外，氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)能適應(yīng)井內(nèi)水位的大另外，氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)能適應(yīng)井內(nèi)水位的大 幅度下降，但是氣水混合器必須有一定的沉沒(méi)深幅度下降，但是氣水混合器必須有一定的沉沒(méi)深 度，所以可見(jiàn)也無(wú)法應(yīng)用于開(kāi)孔鉆

32、進(jìn)，一般度，所以可見(jiàn)也無(wú)法應(yīng)用于開(kāi)孔鉆進(jìn)，一般9 9米米 以上用其他方式鉆進(jìn)（螺旋等），以上用其他方式鉆進(jìn)（螺旋等），3030米以?xún)?nèi)效率米以?xún)?nèi)效率 低，此為不足之處。低，此為不足之處。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 進(jìn)尺效率進(jìn)尺效率 氣舉反循環(huán)氣舉反循環(huán) 泵吸反循環(huán)泵吸反循環(huán) 射流反循環(huán)射流反循環(huán) 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 井深（井深（m m） 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 圖中可以清楚地看出三種不同反循環(huán)方式圖中可以

33、清楚地看出三種不同反循環(huán)方式 效率變化特點(diǎn)。在實(shí)際工作在應(yīng)根據(jù)不同的情況效率變化特點(diǎn)。在實(shí)際工作在應(yīng)根據(jù)不同的情況 加以合理選用，以充分發(fā)揮其特點(diǎn)，取得更加經(jīng)加以合理選用，以充分發(fā)揮其特點(diǎn)，取得更加經(jīng) 濟(jì)合理的效果。濟(jì)合理的效果。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 從動(dòng)力使用情況來(lái)看，泵吸反循環(huán)方式的動(dòng)從動(dòng)力使用情況來(lái)看，泵吸反循環(huán)方式的動(dòng) 力使用效率最高（相當(dāng)于水泵的工作效率），達(dá)力使用效率最高（相當(dāng)于水泵的工作效率），達(dá) 60%60%。射流反循環(huán)方式的動(dòng)力使用由于受?chē)娮煨АＩ淞鞣囱h(huán)方式的動(dòng)力使用由于受?chē)娮煨?率（約為率（約為30

34、%30%）的影響，僅為）的影響，僅為18%18%，是三種反循環(huán)，是三種反循環(huán) 方式中最低的一種?？諝鈮嚎s機(jī)和氣水混合室工方式中最低的一種?？諝鈮嚎s機(jī)和氣水混合室工 作效率約為作效率約為45%45%，所以，氣舉反循環(huán)動(dòng)力使用效，所以，氣舉反循環(huán)動(dòng)力使用效 率為率為20%20%。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （一）氣舉反循環(huán)供氣方式（一）氣舉反循環(huán)供氣方式 1 1、并列管式供氣：通過(guò)在鉆桿外側(cè)的送氣、并列管式供氣：通過(guò)在鉆桿外側(cè)的送氣 管至井下。管至井下。 2 2、圓環(huán)狀供氣：采用雙層鉆桿，通過(guò)內(nèi)外、圓環(huán)狀供氣：采用雙層鉆桿，通過(guò)內(nèi)

35、外 管柱間環(huán)狀間隙送氣，混氣器以等距方式沿鉆桿管柱間環(huán)狀間隙送氣，混氣器以等距方式沿鉆桿 布置，為了使氣水充分混合，一般需要布置多個(gè)布置，為了使氣水充分混合，一般需要布置多個(gè) 混合器?；旌掀鳌?風(fēng)壓（風(fēng)壓（/ /2 2）6 68 8101012122020 混合器間距（混合器間距（m m）24243636454559599696 混合器最大允許沉沒(méi)深度（混合器最大允許沉沒(méi)深度（m m）515172729090108108192192 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 氣水混合器與井深、風(fēng)壓關(guān)系表氣水混合器與井深、風(fēng)壓關(guān)系表 鉆桿內(nèi)徑（

36、鉆桿內(nèi)徑（mmmm）120120150150200200300300 風(fēng)量（風(fēng)量（m m3 3）4.54.56.06.06 6101015152020 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 鉆桿內(nèi)徑與風(fēng)量關(guān)系鉆桿內(nèi)徑與風(fēng)量關(guān)系 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 反循環(huán)鉆進(jìn)一般采用雙壁鉆具，循環(huán)介質(zhì)主反循環(huán)鉆進(jìn)一般采用雙壁鉆具，循環(huán)介質(zhì)主 要分為壓縮空氣和液體兩種。鉆進(jìn)過(guò)程中，循環(huán)要分為壓縮空氣和液體兩種。鉆進(jìn)過(guò)程中，循環(huán) 介質(zhì)經(jīng)過(guò)雙壁氣水龍頭、雙壁主動(dòng)鉆桿、雙壁鉆介質(zhì)經(jīng)過(guò)雙壁氣水

37、龍頭、雙壁主動(dòng)鉆桿、雙壁鉆 桿內(nèi)外管環(huán)隙達(dá)到孔底，驅(qū)動(dòng)孔底碎巖器具破碎桿內(nèi)外管環(huán)隙達(dá)到孔底，驅(qū)動(dòng)孔底碎巖器具破碎 巖石，并攜帶巖心及巖屑經(jīng)鉆桿中心通道達(dá)到地巖石，并攜帶巖心及巖屑經(jīng)鉆桿中心通道達(dá)到地 表的巖心或巖樣收集裝置。表的巖心或巖樣收集裝置。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 目前雙壁鉆具有：目前雙壁鉆具有： SHB114/76SHB114/76、 SHB127/87SHB127/87、 SHB140/100SHB140/100三種型號(hào)。三種型號(hào)。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation dr

38、illing 目前反循環(huán)鉆進(jìn)在各行業(yè)普遍應(yīng)用，目前反循環(huán)鉆進(jìn)在各行業(yè)普遍應(yīng)用， 最大井深近最大井深近10001000米，最大口徑米，最大口徑3 3米。同正循米。同正循 環(huán)鉆進(jìn)相比，平均機(jī)械鉆速提高環(huán)鉆進(jìn)相比，平均機(jī)械鉆速提高1.21.23 3倍，倍， 臺(tái)月效率提高臺(tái)月效率提高1.51.5倍，在復(fù)雜地層鉆進(jìn)綜合倍，在復(fù)雜地層鉆進(jìn)綜合 效率是效率是3 36 6倍，相同條件下洗井時(shí)間縮短倍，相同條件下洗井時(shí)間縮短 1/21/2，出水量增大，出水量增大1/31/3。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （二）氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用條件（二）氣舉

39、反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用條件 1 1、地下水位與孔深需適當(dāng)：地、地下水位與孔深需適當(dāng)：地 下水位在下水位在3m3m以下，不宜太淺，孔深以下，不宜太淺，孔深50m50m 以深。以深。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 2 2、地層中不宜有濕膨脹性硬泥土及、地層中不宜有濕膨脹性硬泥土及 大漂石。由于粘土層巖屑在管內(nèi)發(fā)生碰撞大漂石。由于粘土層巖屑在管內(nèi)發(fā)生碰撞 由小塊變成大塊，大塊與水發(fā)生膨脹會(huì)堵由小塊變成大塊，大塊與水發(fā)生膨脹會(huì)堵 塞內(nèi)管，有時(shí)巖屑不能及時(shí)排除，易產(chǎn)生塞內(nèi)管，有時(shí)巖屑不能及時(shí)排除，易產(chǎn)生 糊鉆。另外，當(dāng)遇到較多超徑卵礫石時(shí)，糊鉆

40、。另外，當(dāng)遇到較多超徑卵礫石時(shí)， 不能從管內(nèi)通過(guò)，會(huì)聚集孔底。不能從管內(nèi)通過(guò)，會(huì)聚集孔底。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling 3 3、在第四紀(jì)漏水地層或地下水貧乏、在第四紀(jì)漏水地層或地下水貧乏 的地區(qū)施工，應(yīng)有足夠的水源供給，才能的地區(qū)施工，應(yīng)有足夠的水源供給，才能 保證氣舉反循環(huán)的正常鉆進(jìn)。通常要求泥保證氣舉反循環(huán)的正常鉆進(jìn)。通常要求泥 漿池沖洗液必須和孔內(nèi)水位連通并不斷補(bǔ)漿池沖洗液必須和孔內(nèi)水位連通并不斷補(bǔ) 給，不能使循環(huán)斷流。給，不能使循環(huán)斷流。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn) Reverse circulation drilling （三）氣舉反循環(huán)鉆機(jī)（三）氣舉反循環(huán)鉆機(jī) 凡具有轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆機(jī)均可以進(jìn)行氣舉反凡具有轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆機(jī)均可以進(jìn)行氣舉反 循環(huán)鉆進(jìn)。循環(huán)鉆進(jìn)。 選擇鉆機(jī)的主要依據(jù)：設(shè)計(jì)的鉆井結(jié)選擇鉆機(jī)的主要依據(jù)：設(shè)計(jì)的鉆井結(jié) 構(gòu)、巖石可鉆性、鉆進(jìn)參數(shù)、鉆機(jī)本身性構(gòu)、巖石可鉆性、鉆進(jìn)參數(shù)、鉆機(jī)本