鉆井液循環(huán)系統(tǒng) 原理介紹和動畫演示

helloshigy

介紹

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          鉆井液循環(huán)主要有 3 種方式，即全孔正循環(huán)、全孔反循環(huán)和孔內(nèi)局部反循環(huán)。

          全孔正循環(huán)時，鉆井介質(zhì)由地面的壓力泥漿泵或壓風機泵入地面高壓膠管，經(jīng)鉆桿柱內(nèi)孔到井底，由鉆頭水口返出，經(jīng)由鉆桿與孔壁的環(huán)狀空間上返至孔口，流入地表循環(huán)槽、凈化系統(tǒng)或注入除塵器中，再由泥漿泵或壓風機泵入井中，不斷循環(huán)，如圖 2-1(a) 所示。全孔正循環(huán)循環(huán)系統(tǒng)簡單，孔口不需要密封裝置，這種循環(huán)方式在各種鉆探中得到廣泛的應(yīng)用。
          全孔反循環(huán)時，鉆井介質(zhì)的流經(jīng)方向正好與正循環(huán)相反。鉆井介質(zhì)經(jīng)孔口進入鉆桿與孔壁的環(huán)狀空間，沿此通道流經(jīng)孔底，然后沿鉆桿內(nèi)孔返至地表，經(jīng)地面管路流入地表循環(huán)槽和凈化系統(tǒng)中，再行循環(huán)。

         全孔反循環(huán)又具體分為壓注式和泵吸式兩種方式。壓注式 所用的泵類型與全孔正循環(huán)相同，但孔口必須密封，才能使鉆井介質(zhì)壓入孔內(nèi)，這就需要專門的孔口裝置，它必須保證孔口密封，同時必須允許鉆桿柱能自由回轉(zhuǎn)和上下移動；泵吸式采用抽吸泵，將鉆井液從鉆桿內(nèi)孔中抽出，進行循環(huán)。

         全孔反循環(huán)和全孔反循環(huán)比較，有以下特點和區(qū)別：

         （1）由于反循環(huán)鉆井液從鉆桿柱內(nèi)孔上返至地表，流經(jīng)的斷面較小，因而上返速度較大，且過流斷面規(guī)則，有利于在不大的泵量下將大顆粒巖屑攜帶出孔外，在大口徑水井鉆進、灌注樁鉆進和空氣鉆進中，為了能較好地攜帶出巖屑，常采用全孔反循環(huán)洗井方式。

         （2）在固體礦床鉆探中采用反循環(huán)方式，可將巖心從鉆桿中帶出地表，用以實現(xiàn)反循環(huán)連續(xù)取心鉆進。

         （3）全孔反循環(huán)的流向與巖心進入巖心管的方向是一致的，可使巖心管內(nèi)的破碎巖礦心處于懸浮狀態(tài)，避免了巖礦心自卡和沖刷，從而有利于巖礦心采取率的提高。

         （4）在相同情況下，反循環(huán)所需的泵量比正循環(huán)小，因此對井壁的沖刷程度較小；同時，流動阻力損失也較小。

         （5）鉆頭旋轉(zhuǎn)使破碎下來的鉆碴離心向外，這與正循環(huán)在鉆頭部位的液流方向一致，而與反循環(huán)的流向相反。從這一點來看，正循環(huán)有利于孔底清碴。

         （6）壓注式反循環(huán)所需的孔口裝置復(fù)雜。

         （7）正循環(huán)和壓注式反循環(huán)在井內(nèi)產(chǎn)生的是正的動壓力，即循環(huán)時井內(nèi)的壓力大于停泵時的靜液柱壓力；而泵吸式反循環(huán)恰恰相反，產(chǎn)生的是負的動壓力，即循環(huán)時井內(nèi)的壓力小于停泵時的靜液柱壓力。

          全孔正循環(huán)和全孔反循環(huán)沖洗可以是閉式的（完全的循環(huán)，沖洗液經(jīng)沉淀除去巖屑后重復(fù)使用）和開式的（非完全的循環(huán)，沖洗介質(zhì)排出地表后即廢棄）。閉式循環(huán)通常用于液體沖洗介質(zhì)，而開式循環(huán)則大都用于氣體介質(zhì)。

        孔底局部反循環(huán)是正反循環(huán)相結(jié)合的洗井方式，一般是在孔底鉆具以上的絕大部分為正循環(huán)，而孔底部分為反循環(huán)。巖心鉆探中用得較多的噴射式反循環(huán)，是孔底局部反循環(huán)的典型例子。為了避免鉆井液對巖心的沖刷，提高巖礦心采取率，此時鉆井液由鉆桿柱內(nèi)孔送到孔底，經(jīng)由噴反接頭而流到鉆桿柱與孔壁的環(huán)狀間隙中，由于噴嘴高速噴出液流，在其附近形成負壓，將巖心管內(nèi)的液體向上吸出，從而形成孔底局部反循環(huán)。由噴反接頭流入環(huán)空中的液流，一部分在負壓下流經(jīng)孔底，一部分上返攜帶鉆屑至地表。

         鉆井液循環(huán)是否能正常維持，客觀上取決于鉆孔是否發(fā)生漏失或反涌。特別是嚴重漏失會造成循環(huán)中斷，鉆進不能進行。而涌水或石油天然氣的噴出也使正常循環(huán)破壞，甚至出現(xiàn)重大事故。對此應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)情況和巖層特性，采取防治措施。

動畫演示

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2012-4-6 11:03 上傳

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wangbin

好貼啊，棒極了，很有用的啊！