鉆井液從井筒環(huán)空流入，經鉆頭、鉆具內眼返出為反循環(huán)鉆井。反循環(huán)鉆井技術具有減少鉆井液漏失、保護油氣層、巖樣清晰等優(yōu)點。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)鉆井技術從裝備上需要空氣壓縮機、儲氣罐、氣盒子、雙壁鉆具、混氣器、反循環(huán)鉆頭等，現(xiàn)場利用原鉆機連接上述設備進行作業(yè)，應用結束拆走設備后不影響正常鉆井作業(yè)。通過試驗及現(xiàn)場應用，設備配套實用，應用井漏層連續(xù)鉆進400余米，效果良好。
 
井眼環(huán)空
 
 
鉆桿內眼
 
利用氣舉反循環(huán)時對井底的抽吸作用，可以進行洗井、撈砂作業(yè)，由于減少了正循環(huán)時壓實效應，液流在鉆具內直接上返，避免了含砂洗井液進入地層，堵塞通道，可以有效的保護油氣層。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)鉆井驅動原理
 
氣舉反循環(huán)鉆井，是將壓縮空氣通過氣水龍頭或其它注氣接頭（氣盒子），注入雙層鉆具內管與外管的環(huán)空，氣體流到雙層鉆桿底部，經混氣器處噴入內管，形成無數(shù)小氣泡，氣泡一面沿內管迅速上升，一面膨脹，其所產生的膨脹功變?yōu)樗奈荒?，推動液體流動；壓縮空氣不斷進入內管，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為鉆具內混合鉆井液高度，密度為ρ1；h2為鉆具內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)空鉆井液進入鉆具水眼內，形成反循環(huán)流動，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，如此不斷循環(huán)形成連續(xù)鉆進過程。鉆井液循環(huán)流程見圖2：沉砂池—環(huán)空—鉆頭—鉆具內水眼—混氣器（與注入空氣混合）—雙壁鉆具內水眼—水龍帶—排液管線—沉砂池。
優(yōu)點及用途
1、能實現(xiàn)地質撈砂目的
氣舉反循環(huán)鉆井液流在鉆具內直接上返，攜帶巖屑能力強，巖樣清晰，在漏失地層鉆進時能實現(xiàn)撈砂等地質目的。
2、提高漏層鉆井效率
氣舉反循環(huán)鉆井時，鉆頭處的鉆井液對井底產生抽汲作用，巖屑被及時帶走，減少壓實效應，在漏層鉆井時，可減少巖屑重復破碎、能提高機械鉆速，增加鉆井效率。
3、可減少或消除鉆井液的漏失，保護儲層
由于反循環(huán)鉆井時環(huán)空壓耗小，作用于地層的壓力小，所以在易漏地層鉆進時，可減少或消除鉆井液的漏失，保護儲層，并節(jié)約大量鉆井液材消耗。
4、可減少泵損耗，延長泥漿泵泵使用壽命
采用氣舉反循環(huán)鉆井時，泥漿泵的作用只是向環(huán)空灌泥漿（或采用灌注泵灌注），泵負荷大大減小，使用壽命延長。
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)，縮短處理時間。
二、國內外應用現(xiàn)狀
反循環(huán)鉆井技術在水井、水文地質鉆孔、大口徑工程施工孔的鉆井中應用較廣，近年來氣舉反循環(huán)鉆井技術已在地質、冶金、建設、水利、煤田和軍工等系統(tǒng)推廣應用，覆蓋面遍及全國29個省市自治區(qū)。采用此方法達到的最大孔深是2470.88米，最大孔徑是3.2米。同正循環(huán)鉆井相比，平均機械鉆速提高1.2~3倍，臺月效率提高1.5倍；在復雜地層鉆進綜合效率是正循環(huán)鉆進的3~6倍；水井的洗井時間縮短1/2；出水量增大1/3；優(yōu)質孔率為100%。反循環(huán)空氣鉆井最早用于硬地層的鉆井，加拿大K2能源公司開發(fā)出井下安全設備后，2002年開始應用空氣反循環(huán)鉆井技術開發(fā)低壓氣藏，在美國北蒙大拿州Blackfeet印第安人保留地的Bow Island 地層，應用空氣反循環(huán)中心排渣鉆井技術（RCCD）成功鉆成天然氣試驗井，該地層屬低壓地層（估計地層壓力為150Psi）。兩口對比實驗井分別鉆于用泥漿鉆成而沒有油氣顯示的井旁，在沒有增產措施的情況下，采用2″油管抽吸，日產天然氣分別為15.5 萬立方英尺和9.7萬立方英尺。
三、當前研究情況
在氣舉反循環(huán)鉆井技術研究方面，根據(jù)氣舉反循環(huán)鉆井工藝要求，結合油氣鉆探特點，主要開展了反循環(huán)鉆井工藝理論研究、反循環(huán)鉆井流體技術、反循環(huán)鉆具研制、反循環(huán)地面配套裝備研制。
研究重點是反循環(huán)鉆井工藝及井控技術，目前已配套氣舉反循環(huán)鉆井主體設備，設計出雙層鉆具組合防噴工具，通過先導試驗，初步形成了反循環(huán)鉆井施工工藝，實現(xiàn)了流程設計改造、反循環(huán)鉆進、攜帶巖屑、泥漿脫氣等工藝。下步將在完善氣舉反循環(huán)鉆井技術的同時，進一步拓展應用領域。
1、氣舉反循環(huán)鉆井深度
 
圖3  沉沒系數(shù)
 
① 沉沒系數(shù)a：水面以下高度與雙壁鉆具總長度的比值。（見圖3）a=
若泥漿泵灌漿及時則可以認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系
調研文獻推薦范圍較大為1:4~10。如北京豐臺區(qū)某井，設計井深2470m。實際井深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：沉沒比> 90%，雙壁鉆具初始長度為270m，隨鉆孔深度的延伸增加雙壁鉆具的數(shù)量，最多時達到330m（井深2470.88m）。雙壁鉆具與井深比值為1：7.5。

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