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云南地热钻井

来源:www.gzmmzq.com  作者:贵州钻井公司   发布日期:2018/10/12 0:00:00
钻井介绍
一、冲击钻进法
冲击钻又称顿钻,分为钻杆冲击钻进和钢丝绳冲击钻进,可以了解一下打地热井钻头的分类。常用的钢丝绳冲击钻进是借助于一定重量的钻头,在一定的高度内周期性地冲击井底,使地层破碎而获得进尺。在每次冲击之后,钻头或抽筒在钢丝绳带动下回转一定的角度,从而使钻孔得到规则的圆形断面。用该法钻井卵石、砾石层、致密的基岩层中多使用十字形钻头和圆形钻头。顿钻钻速慢,效率低,不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求,而逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单、成本低等优点,可用于一些浅井等。

二、回转钻进法
回转钻进法又分为正循环钻进法和反循环钻进法。利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石,是当前最通用的钻井方法。比顿钻钻速快,并易于处理井内复杂情况。按动力传递方式,旋转钻又可分为转盘钻和井下动力钻两种。转盘钻在钻台的井口处装置转盘,转盘中心部分有方孔,钻柱上端的方钻杆穿过该方孔,方钻杆下接钻柱和钻头,动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转,破碎岩石。地热钻井队要注意井下动力钻利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石,钻进时钻柱不转运,磨损小,使用寿命长,特别适用于打定向井,井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。

(一)正循环钻进法
正循环钻进法是由转盘或动力头驱动钻杆回转,钻头切削地层而获得进尺。冲洗液由泥浆泵送出,经过提引水龙头和钻杆流至孔底冷却钻头后,经由钻杆与孔壁之间的环状间隙返出井口,同时将孔底的岩屑带出,用这种方法钻进砂土、黏土、砂等地层时效率较高。在第四纪地层中全面钻进,多使用鱼尾钻头、三翼刮刀钻头和牙轮钻头。在基岩层取心钻进,多使用岩心管取心合金钻头和钢粒钻头,全面钻进多使用牙轮钻头。
(二)反循环钻进法
反循环钻进法适用于在卵石、砾石、砂、土等地层钻进大直径钻孔,具有钻进效率高、成本低等优点。反循环钻进法主要有以下几种。
1.泵吸反循环
泵吸反循环是运用泵的抽吸力量,对冲洗液进行反循环的管理布置方法。泵的进水口与钻杆上水龙头相连,排水口与供水池相通。即由钻头、钻杆、水龙头、胶管及砂石泵组成了抽吸系统;由砂石泵、出水胶带、供水池等组成了排渣系统。
砂石泵在启动前必须进行引水。这是因为在泵吸反循环进行之前,处于供水池水位以上的钻杆内没有冲洗液,在管路中安装有真空泵。它是利用真空泵的吸力在以上的管路内产生负压,使钻杆内水位升高,最后使冲洗液充满整个砂石泵的吸水管路。这时再启动砂石泵,即能造成边续的反循环作用。除了利用真空泵引水外,也可采用灌注泵或副泵向砂石泵的进水管路中引水。
砂石泵的流量根据井内钻杆内径而定,一般为120~240m3/h,最大达500m3/h,其有效吸水压力为0.6~0.7kg/cm3。
由于泵吸反循环钻进是利用砂石泵的抽吸作用作为动力,用以克服冲洗液上升时的阴力,保持洗液循环的,因此钻进速度不可超过70m。主要适用于大直径、深度较浅的水井及各种钻探工程。
2.气举反循环的基本原理是利用压气机将压缩空气通过双壁钻杆送至井下的气液混合室,使钻杆内的水和气混合,形成比重小于管外液体的气水混合液,这样在钻杆内形成压力差。在此大压力差的作用下,钻杆内气水混合液挟带岩屑后,以调速向上流动,被排出钻孔而注入沉淀池后又以自流的方式流向孔内环状间隙,完成了气举反循环过程。其效率主要取决于压缩空气的压力和排量,以及输气管沉没在水中的深度和混合室的结构等。此法不能用于10m以内的孔段。在孔深50m以内效率低于泵吸反循环和喷射反循环,但随着钻孔的加深,其效率逐渐提高。这种方法常与泵吸反循环或喷射反循环配合使用,以便充分发挥各自的特点,取得更加经济合理的效果。
气举反循环钻进的供气系统包括:
(1)主动钻杆。一般是在厚壁管外纵焊四条角钢,构成方钻杆。压气经角钢与厚壁管间隙送入孔内混合器。
(2)压气盒。作用是将压力机输气管路与主动钻杆的气道连通,保证向孔内混合器送气。我国多采用气龙头。
(3)钻杆。上部采用双壁钻杆,下部采用单壁钻杆。压缩空气自上部水龙头径主动钻杆、上部双壁钻杆之间间隙送入混合器内,再由混合器进入钻杆内空,并形成挟带岩屑的气水混合液上升至地层。
(4)混合器。混合器是将空气输入内管,将压缩空气很快与水混合。而停止供气时,能自动密封,防止岩屑堵塞混合器。混合器安装在孔内的深度用沉没比(或沉没系统)确定。它等于混合器下入水中的深度H与自混合器算起的扬程高度h之比,用m表示。
一般要求m>0.3.当m<0.3时,排液效率很低,甚至液体排不出孔口。
3.喷射反循环
利用水泵或空气压缩机所产生的高压流,经装在喷射腔内的喷嘴将水或空气调整喷射出去,在喷嘴外部形成负压区,其负压区可达0.08~0.09MPa,此负压区可使钻杆内的冲洗液流动,并排出孔外,以此造成冲洗液不断循环。喷射反循环功率损失较大,利用率低,并随着孔深的加深,效率迅速下降,一般在50m以内孔段使用,在深孔段常和气举反循环钻进法配合使用。

三、冲击回转钻进
冲击回转钻进法分为液动冲击回转钻进(通常称为液动冲击器)和气动冲击回转钻进(通常称为潜孔锤)。液动冲击器已有SC型系列产品,主要用于¢150~260mm基岩水文水井钻探。常用的潜孔锤钻进法是以转盘或动力头驱动钻杆和潜孔锤回转,并以高压大风量的压缩空气驱动潜孔锤的活塞,以高频率冲击钻头破碎岩石,通过钻头排出的压缩空气将岩屑带出孔外。其效率约为空气冲洗牙轮钻头回转进效率的数倍,钻进坚硬岩层效果更为显著。这种钻进方法是以压缩空气为冲洗介质,因受空气压缩机压力限制,在水位高、富水性强的岩层中使用,其钻进深度不能太大。
潜孔锤钻进需配备较大风量和风压的空压机、气动冲击器(即潜孔锤)、潜孔锤钻头等。潜孔锤分为有阀式或无阀式两大类。

四、空气(泡沫)钻进
空气钻进是以压缩空气作为循环介质来吹洗钻孔、冷却钻头,将岩屑从孔底带起并排出孔外的钻进方法。空气钻进可以采用正循环钻进,也可以采用反循环钻进。对于干旱缺水地区、水冻层、钻孔多层漏失而供水困难的地区采用空气钻井可以提高钻井效率,降低成本,缩短施工周期。
空气钻进根据向压缩空气中加注的物质,可分为干空气钻进、泡沫钻进、泡沫泥浆钻井等。
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