鉆井液從井筒環(huán)空流入，經(jīng)鉆頭、鉆具內(nèi)眼返出為反循環(huán)鉆井。反循環(huán)鉆井技術(shù)具有減少鉆井液漏失、保護(hù)油氣層、巖樣清晰等優(yōu)點(diǎn)。反循環(huán)鉆井分為氣舉反循環(huán)、空氣反循環(huán)、泵吸反循環(huán)等。氣舉反循環(huán)鉆井技術(shù)從裝備上需要空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、氣盒子、雙壁鉆具、混氣器、反循環(huán)鉆頭等，現(xiàn)場(chǎng)利用原鉆機(jī)連接上述設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，應(yīng)用結(jié)束拆走設(shè)備后不影響正常鉆井作業(yè)。通過(guò)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，設(shè)備配套實(shí)用，應(yīng)用井漏層連續(xù)鉆進(jìn)400余米，效果良好。
 
井眼環(huán)空
 
 
鉆桿內(nèi)眼
 
利用氣舉反循環(huán)時(shí)對(duì)井底的抽吸作用，可以進(jìn)行洗井、撈砂作業(yè)，由于減少了正循環(huán)時(shí)壓實(shí)效應(yīng)，液流在鉆具內(nèi)直接上返，避免了含砂洗井液進(jìn)入地層，堵塞通道，可以有效的保護(hù)油氣層。一、氣舉反循環(huán)鉆井概述
 
圖2 反循環(huán)鉆井循環(huán)示意圖
 
 
圖1 反循環(huán)鉆井驅(qū)動(dòng)原理
 
氣舉反循環(huán)鉆井，是將壓縮空氣通過(guò)氣水龍頭或其它注氣接頭（氣盒子），注入雙層鉆具內(nèi)管與外管的環(huán)空，氣體流到雙層鉆桿底部，經(jīng)混氣器處噴入內(nèi)管，形成無(wú)數(shù)小氣泡，氣泡一面沿內(nèi)管迅速上升，一面膨脹，其所產(chǎn)生的膨脹功變?yōu)樗奈荒?，推?dòng)液體流動(dòng)；壓縮空氣不斷進(jìn)入內(nèi)管，在混合器上部形成低比重的氣液混合液，鉆桿外和混氣器下部是比重大的鉆井液。如圖1所示，h1為鉆具內(nèi)混合鉆井液高度，密度為ρ1；h2為鉆具內(nèi)未混合的鉆井液高度，密度為ρ2；H為環(huán)空鉆井液高度，密度為ρ，由于ρg H＞ρ1g h1+ρ2g h2，環(huán)空鉆井液進(jìn)入鉆具水眼內(nèi)，形成反循環(huán)流動(dòng)，并把井底巖屑連續(xù)不斷的帶到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥漿再注入井眼內(nèi)，如此不斷循環(huán)形成連續(xù)鉆進(jìn)過(guò)程。鉆井液循環(huán)流程見(jiàn)圖2：沉砂池—環(huán)空—鉆頭—鉆具內(nèi)水眼—混氣器（與注入空氣混合）—雙壁鉆具內(nèi)水眼—水龍帶—排液管線—沉砂池。
優(yōu)點(diǎn)及用途
1、能實(shí)現(xiàn)地質(zhì)撈砂目的
氣舉反循環(huán)鉆井液流在鉆具內(nèi)直接上返，攜帶巖屑能力強(qiáng)，巖樣清晰，在漏失地層鉆進(jìn)時(shí)能實(shí)現(xiàn)撈砂等地質(zhì)目的。
2、提高漏層鉆井效率
氣舉反循環(huán)鉆井時(shí)，鉆頭處的鉆井液對(duì)井底產(chǎn)生抽汲作用，巖屑被及時(shí)帶走，減少壓實(shí)效應(yīng)，在漏層鉆井時(shí)，可減少巖屑重復(fù)破碎、能提高機(jī)械鉆速，增加鉆井效率。
3、可減少或xc鉆井液的漏失，保護(hù)儲(chǔ)層
由于反循環(huán)鉆井時(shí)環(huán)空壓耗小，作用于地層的壓力小，所以在易漏地層鉆進(jìn)時(shí)，可減少或xc鉆井液的漏失，保護(hù)儲(chǔ)層，并節(jié)約大量鉆井液材消耗。
4、可減少泵損耗，延長(zhǎng)泥漿泵泵使用壽命
采用氣舉反循環(huán)鉆井時(shí)，泥漿泵的作用只是向環(huán)空灌泥漿（或采用灌注泵灌注），泵負(fù)荷大大減小，使用壽命延長(zhǎng)。
5、井控靈活
可采取正循環(huán)、反循環(huán)兩種方法壓井，井控靈活。反循環(huán)壓井重泥漿可以直接送至井底，不必分段循環(huán)，縮短處理時(shí)間。
二、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀
反循環(huán)鉆井技術(shù)在水井、水文地質(zhì)鉆孔、大口徑工程施工孔的鉆井中應(yīng)用較廣，近年來(lái)氣舉反循環(huán)鉆井技術(shù)已在地質(zhì)、冶金、建設(shè)、水利、煤田和軍工等系統(tǒng)推廣應(yīng)用，覆蓋面遍及全國(guó)29個(gè)省市自治區(qū)。采用此方法達(dá)到的{zd0}孔深是2470.88米，{zd0}孔徑是3.2米。同正循環(huán)鉆井相比，平均機(jī)械鉆速提高1.2~3倍，臺(tái)月效率提高1.5倍；在復(fù)雜地層鉆進(jìn)綜合效率是正循環(huán)鉆進(jìn)的3~6倍；水井的洗井時(shí)間縮短1/2；出水量增大1/3；優(yōu)質(zhì)孔率為{bfb}。反循環(huán)空氣鉆井最早用于硬地層的鉆井，加拿大K2能源公司開(kāi)發(fā)出井下安全設(shè)備后，2002年開(kāi)始應(yīng)用空氣反循環(huán)鉆井技術(shù)開(kāi)發(fā)低壓氣藏，在美國(guó)北蒙大拿州Blackfeet印第安人保留地的Bow Island 地層，應(yīng)用空氣反循環(huán)中心排渣鉆井技術(shù)（RCCD）成功鉆成天然氣試驗(yàn)井，該地層屬低壓地層（估計(jì)地層壓力為150Psi）。兩口對(duì)比實(shí)驗(yàn)井分別鉆于用泥漿鉆成而沒(méi)有油氣顯示的井旁，在沒(méi)有增產(chǎn)措施的情況下，采用2″油管抽吸，日產(chǎn)天然氣分別為15.5 萬(wàn)立方英尺和9.7萬(wàn)立方英尺。
三、當(dāng)前研究情況
在氣舉反循環(huán)鉆井技術(shù)研究方面，根據(jù)氣舉反循環(huán)鉆井工藝要求，結(jié)合油氣鉆探特點(diǎn)，主要開(kāi)展了反循環(huán)鉆井工藝?yán)碚撗芯?、反循環(huán)鉆井流體技術(shù)、反循環(huán)鉆具研制、反循環(huán)地面配套裝備研制。
研究重點(diǎn)是反循環(huán)鉆井工藝及井控技術(shù)，目前已配套氣舉反循環(huán)鉆井主體設(shè)備，設(shè)計(jì)出雙層鉆具組合防噴工具，通過(guò)先導(dǎo)試驗(yàn)，初步形成了反循環(huán)鉆井施工工藝，實(shí)現(xiàn)了流程設(shè)計(jì)改造、反循環(huán)鉆進(jìn)、攜帶巖屑、泥漿脫氣等工藝。下步將在完善氣舉反循環(huán)鉆井技術(shù)的同時(shí)，進(jìn)一步拓展應(yīng)用領(lǐng)域。
1、氣舉反循環(huán)鉆井深度
 
圖3  沉沒(méi)系數(shù)
 
① 沉沒(méi)系數(shù)a：水面以下高度與雙壁鉆具總長(zhǎng)度的比值。（見(jiàn)圖3）a=
若泥漿泵灌漿及時(shí)則可以認(rèn)為液面保持在高架槽處，液面以上高度依據(jù)立管高度確定，水頭按20~30米計(jì)算。即雙壁鉆具下深大于30米即可建立循環(huán)。
② 雙壁鉆桿下深與井深比例關(guān)系
調(diào)研文獻(xiàn)推薦范圍較大為1:4~10。如北京豐臺(tái)區(qū)某井，設(shè)計(jì)井深2470m。實(shí)際井深2470.88m。
鉆具組合為：φ152mm三牙輪鉆頭+φ121mm鉆鋌(36m)+ φ73mm鉆桿(2080m) + SHB127/76型雙壁鉆桿(270m)+108mm×108mm雙壁方鉆桿及雙壁氣水龍頭。此種鉆具組合主要參數(shù)值為：沉沒(méi)比> 90%，雙壁鉆具初始長(zhǎng)度為270m，隨鉆孔深度的延伸增加雙壁鉆具的數(shù)量，最多時(shí)達(dá)到330m（井深2470.88m）。雙壁鉆具與井深比值為1：7.5。

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