钻孔冲洗液循环方式

钻孔冲洗液的功用和种类~

(一)冲洗液的功用
钻孔冲洗液是指地质钻探过程中,以其多种功能满足地质钻探工作需要的各种循环介质的总称。冲洗液的循环是通过泥浆泵来维持的。从泥浆泵排出的高压冲洗液经过高压胶管、水龙头、主动钻杆、钻杆柱、取心筒到钻头,从钻头底部水口流出,以清洗孔底并携带岩屑,然后再沿钻杆柱与孔壁(或套管)形成的环形空间向上流动,到达地面后经循环槽、沉淀池流到泥浆池,再进入泥浆泵循环使用。冲洗液流经的各类管件、槽池、设备构成的一整套系统,称为钻孔冲洗液的循环系统。
冲洗液是地质钻探工程不可或缺的重要组成部分。随着地质勘探工作的增加和找矿区域的不断扩大,找矿区域地层的复杂程度也相应增加,钻孔也将越来越深,钻孔冲洗液在确保安全、优质、快速成孔中起着越来越重要的作用。冲洗液最基本的功用有以下几点:
1.冷却和润滑钻头、钻具
钻进过程中钻头一直在一定压力下高速旋转并破碎岩层,产生很多热量,同时钻具也不断地与孔壁摩擦而产生热量,正是通过冲洗液连续循环作用,将产生的这些热量及时地不断吸收,然后带到地面释放到大气中,才使钻头、钻具冷却,延长了其使用寿命。由于冲洗液的存在,使钻头、钻具均在液体内旋转,因此在很大程度上降低了钻具与孔壁的摩擦阻力,起到了很好的润滑作用。
2.携带和悬浮岩粉
冲洗液最基本的功用就是通过其本身的循环,将孔底被钻头破碎的岩屑携带到地面,以保持钻孔的清洁,使起下钻畅通无阻,并保证钻头在孔底始终接触和破碎新地层,不造成重复切削岩屑,保持安全快速钻进。在加单根钻杆、起下钻或因故停止冲洗液循环时,冲洗液又将孔内的岩屑悬浮在其中,让岩屑不会很快下沉,防止沉砂、卡钻、埋钻等事故的发生。
3.稳定孔壁和平衡地层压力
钻孔孔壁稳定,孔眼规则是实现安全、优质快速成孔,提高岩(矿)心采取率,防止孔斜的基本条件。性能良好的冲洗液应能借助于液相的滤失作用,在孔壁上形成一层薄而带韧性的泥皮,以稳固已钻穿的地层并阻止液相侵入孔壁地层,减弱泥页岩水化膨胀和分散的程度。与此同时,在钻进过程中还需要根据孔内情况的变化,不断调整冲洗液的密度,使液柱压力能够平衡地层压力,从而防止孔壁坍塌、冲洗液漏失或孔内涌水等复杂情况的发生。在石油钻井中,还可预防井喷等情况的发生。
4.传递液动力
在液动冲击回转钻进、射流反循环等特殊钻探方法中,通过冲洗液传递动力,可以提高钻探效率及钻探质量。目前其已被广泛应用。
其实,通过实践表明,作为一种优质冲洗液仅做到以上几点是不够的,上述几点只是其最基本的功用。现代成孔(成井)技术在油气钻井方面还要求泥浆必须与所钻遇的油气层匹配,以满足保护油气层的要求,为了满足地质要求,所使用的泥浆必须有利于测井工作,不影响对地层的评价,泥浆还应对钻探人员不发生污染,对孔内钻具及地面设备不产生腐蚀或尽可能减轻腐蚀等。
(二)钻孔冲洗液的种类
到目前为止,钻孔冲洗液按大类可分为:水基冲洗液、油基冲洗液、合成基冲洗液及含气循环介质。
水基冲洗液又可分为清水无固相冲洗液、细分散冲洗液、粗分散冲洗液、不分散低固相冲洗液等;或分为清水、低固相泥浆、聚合物泥浆、盐水泥浆等。下面,就对常用的几类冲洗液的应用范围及基本作用做简要介绍。
1.清水
钻进稳定地层时,多数时候都采用清水做钻孔冲洗液。用清水冲洗钻孔的优点是:钻进效率高,钻头冷却效果好,使用简便,劳动强度低等。所以,清水被广泛采用。
2.泥浆
泥浆是黏土分散在清水中形成的冲洗液。钻进不稳定地层或复杂地层时,无论是水敏性地层还是无胶结松散破碎地层,使用泥浆冲洗钻孔均可获得良好的护壁携砂效果。通过加入不同的泥浆处理剂,可人为调节泥浆性能,用以对付涌水、井喷、部分漏失、处理孔内事故等许多复杂情况。因此,油气井钻进几乎全部使用泥浆做冲洗液,而地质钻探钻进复杂地层时也采用泥浆做钻孔冲洗液。
3.乳状液
在稳定地层采用小口径金刚石钻进,特别是金刚石绳索取心钻进稳定地层时,为了减少钻具与孔壁之间的摩擦阻力,钻具可以高转速旋转,多用水包油型乳状液(即乳化液)做钻孔冲洗液,或采用表面活性水溶液(即润滑冲洗液)冲洗钻孔,以期获得良好的润滑效果。
4.特殊用途冲洗液
钻进盐层时使用的饱和盐水冲洗液,钻进漏失地层时采用的泡沫冲洗液,地热井钻进时使用的抗高温冲洗液等,都是特殊用途冲洗液。
5.空气
采用压缩空气清洗钻孔,有利于提高机械钻速,更适用于缺水地区及漏失地层钻进。空气钻进已在锚杆、锚索等边坡稳固,地灾治理中得到广泛应用。高压空气不但能冲洗钻孔、冷却钻具,同时还可作为启动冲击器的动力介质,传输动力。

试分析在钻井过程中,通过冲洗液的循环可以达到的目的
钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质.钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液.钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等.清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区.泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层.

人们把冲洗液比作钻探工程的“血液”,是“血液”就得通过循环才起作用。钻孔冲洗液循环分为正循环和反循环两种方式。反循环又可分为全孔反循环和孔底局部反循环。

(一)正循环

用正循环方式进行钻孔冲洗时,冲洗液通过水泵压送,由高压管线经水接头、主动钻杆、钻杆柱、岩心管、钻头水口返出,再经钻杆柱与孔壁环状间隙空间上返至孔口,流入地面循环槽并进入冲洗液储备池中(图2-1)。

正循环钻进时,冲洗液由钻头内部(或钻头水眼)流出冲向孔底,有利于破碎岩石及排出钻屑。其循环系统结构简单,不需要孔口密封器等附加装置。因此,这种循环方式在各种钻进方法中均得到广泛应用。

(二)反循环

1.全孔反循环

全孔反循环冲洗液流的方向正好和正循环相反。冲洗液经过水泵压送,通过孔口密封装置,从钻杆柱与孔壁环状间隙进入孔内,由钻头水口进入岩心管和钻杆柱中,再经胶管返出至冲洗液储备池中(图2-2)。

图2-1 全孔正循环冲洗钻孔示意图

1—循环槽;2—吸水管;3—莲蓬头;4—水源箱;5—水接头;6—高压胶管;7—水泵;8—钻杆柱;9—钻头

图2-2 全孔反循环冲洗钻孔示意图

1—水泵;2—吸水管;3—岩屑;4—水源箱;5—莲蓬头;6—水接头;7—回水管;8—高压胶管;9—孔口密封器;10—钻杆柱;11—钻头

全孔反循环钻进时,孔口必须密封,才能使冲洗液被压入孔内,让冲洗液循环起来,起到应有的作用。孔口密封装置在保证孔口密封的同时,还必须允许钻杆柱能自由回转和上下移动。

采用全孔反循环钻进时,由于冲洗液是从钻杆内往上返至地表,冲洗液流经的断面较小,因而上返流速较高,有利于将较大颗粒的钻屑带出孔外,保持孔底清洁。在大口径水井钻进、较深钻孔灌注桩施工和空气钻进中,为了能较好地带出岩屑,可采用全孔反循环方式冲洗钻孔;小口径金刚石钻进孔深较浅和隧道内水平钻孔时,也可考虑用全孔反循环冲洗钻孔,借助水力将岩心从钻杆中带出孔口,以实现反冲洗连续取心,减少提钻取心的时间,达到提高钻进效率的目的。

全孔反循环方式还作为提高岩石矿心采取率的一种措施。因为,在进行反循环冲洗钻孔时,冲洗液的流向与岩心进入岩心管的方向是一致的,它能使岩心管内破碎的岩心处于悬浮状态,这有利于提高采心率。而且冲刷孔壁的副作用较小。但冲洗液流速过大时可能会使岩心顺序发生颠倒混乱。

全孔反循环方式虽有一些优点,但其应用范围是有限的,如当钻孔漏失时,此方式便不可用。

2.孔底局部反循环

图2-3 综合式循环冲洗钻孔示意图

1—循环槽;2—吸水管:3—莲蓬头;4—水源箱;5—水接头;6—高压胶管;7—水泵;8—钻杆柱;9—喷反头;10—岩心管;11—钻头

孔底局部反循环方式与全孔正循环方式基本相同,只是在岩心管上部与钻杆之间加了一个喷射式反循环接头。接头以下形成局部反循环,接头以上仍然维持正循环方式(图2-3)。

局部反循环方式其冲洗液由水泵压送,经高压管线,水龙头进入钻杆,再经过特制的喷射式反循环接头,在岩心管与孔壁环状间隙产生射流,在负压作用下,岩心管的冲洗液连续吸入喷射反循环接头内的喷嘴与扩散管间并被喷射,使冲洗液在岩心管与孔壁间隙,岩心管内壁与岩心间隙及扩散管间,形成局部的反循环。

这种循环方式常用于难以取心的松散岩层和硬、脆、碎地层,作为提高岩矿心采取率的技术措施之一,得到较多的应用。

无泵钻进法也是一种孔底局部反循环方式,它是依靠钻具的上下提动,造成抽吸负压实现孔底局部反循环的。

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顺德区18765691053： 正反循环钻孔灌注桩的施工工艺？
荀葛酚麻： 正循环是冲洗液由泥浆泵通过钻杆送入孔底,再从孔底从孔内上返到地面;反循环的冲洗液刚好与正循环的路由相反.

顺德区18765691053： 试分析在钻井过程中,通过冲洗液的循环可以达到的目的 - ？
荀葛酚麻： 试分析在钻井过程中,通过冲洗液的循环可以达到的目的 钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质.钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液.钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等.清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区.泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层.

顺德区18765691053： 钻孔灌注桩施工时才用的反循环工艺是什么? ？
荀葛酚麻： 你这不是装饰装修的,是土建施工范畴的知识范围. 正循环工艺是用泥浆泵把泥浆输进钻杆内腔后,经钻头的出浆口射出至孔底,冷却钻头的同时带动沉渣不断地沿孔内环状空间上升到空口溢出,流进沉淀池返回泥浆池净化,循环使用,进而达到成孔的目的. 而泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用,在钻杆内腔形成负压,在孔内液柱和大气压的作用下,孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底,将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔,再经过砂石泵排至地面沉淀池内;沉淀钻渣后,冲洗液流向孔内,形成反循环.

顺德区18765691053： 桩基正反循环问题及清孔问题 - ？
荀葛酚麻： 1 实际当中应该是吸浆泵吸出的(根据施工方法不同) 2 泥浆直到灌桩结束后才被混凝土挤出来 3 泥浆是一直在孔内的,起到护壁的作用 如果你只是好奇的话,这样的回答应该够了,如果你是工作中会用到,那么请给邮箱,我发具体的资料给你,希望能帮到你

顺德区18765691053： 地质钻探方法的主要类型有哪些? - ？
荀葛酚麻： 按机械碎岩方式分有回转钻探、冲击钻探、冲击回转钻探等;按碎岩工具或磨料分有钢粒钻探、硬质合金钻探、金刚石钻探、复合片钻探、牙轮钻头钻探等;按获取岩心的方式分有提钻取心、绳索取心、反循环连续取心取样等;按冲洗液类型分有清水钻探、泥浆钻探、空气钻探等;按冲洗液循环方式分有正循环钻探、反循环钻探、孔底局部反循环钻探等.此外还有一些特殊的方法,如井底动力驱动钻探、定向钻探等,也可以是上述方法的组合. 地质岩心钻探采用的主要钻探方法有硬质合金钻探、金刚石钻探(含绳索取心钻探)、复合片钻探、冲击回转钻探、定向钻探、反循环取心取样钻探等.

顺德区18765691053： 求泥浆的正循环反循环动画,不理解其定义 - ？
荀葛酚麻： 画这张图还是够累的,自己看吧.反循环有射吸反循环,气举反循环,泵吸反循环.各有特点,说白了就是冲洗液从钻孔中回到地面,可以解决大直径孔中保持上泛速度需要大泵量的问题.

顺德区18765691053： 孔底马达的使用与维护 - ？
荀葛酚麻： 一、孔底马达的结构组成 煤矿用孔底马达主要由马达总成、万向轴总成、传动轴总成三大部分组成,如图5-1所示.在地面煤层气开发工程中使用的孔底马达通常还包括旁通阀总成、防掉总成等部分. 图5-1 孔底马达总体结构1)马达总成:由...

顺德区18765691053： 潜水钻机是什么? - ？
荀葛酚麻： 潜水工程钻机为潜水式电动回转钻机,是钻孔灌注桩的理想成孔机械.亦可将数能钻机组合成群钻用于地下连续墙和竖井防渗帏幕等工程施工.适用于淤泥、粘土、砂砾层、风化页岩等多种地层钻孔.广泛应用于工民建、交通、水利、电力、...

顺德区18765691053： 钻孔桩程控的方法是采用正、反循环回转钻削两种 为什么 - ？
荀葛酚麻： 1)正循环是从钻杆内注循环泥浆,钻碴因比重轻于泥浆而自浮于泥浆中,并随泥浆上升到孔顶排出.随着钻碴的逐渐加多,泥浆浓度越来越大,又因钻渣沉淀而致重复碾磨,故效率较低.但浓泥浆有利于钻孔护壁,不易塌孔,用于流沙等容易...