反循環(huán)鉆進(jìn)

目前生產(chǎn)中應(yīng)用的反循環(huán)鉆進(jìn)方法很多，有：泵吸反循環(huán)、射流反循環(huán)、氣舉反循環(huán)、中心采樣反循環(huán)和水力輸送巖心反循環(huán)等。

泵吸反循環(huán)將砂石泵的進(jìn)水口通過軟管與鉆桿上端的水龍頭相連，砂石泵工作時(shí)，在其進(jìn)水口形成負(fù)壓，而孔口鉆桿外面的沖洗介質(zhì)則處在大氣壓的作用下，產(chǎn)生的壓力差使沖洗介質(zhì)反循環(huán)流動(dòng)。由泵排出的沖洗介質(zhì)經(jīng)除砂和沉淀后以自流方式補(bǔ)入孔內(nèi)。試驗(yàn)表明，在孔深小于45m時(shí)，用泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)效率較高。隨著孔深的增大，泵的排量逐漸減小，鉆進(jìn)效率也隨之下降。在孔深超過70m后，雖然也能工作，但效率很低。因此，這種方法適用于鉆進(jìn)直徑很大而深度較小的水井或各種工程基樁鉆孔。

射流反循環(huán)又稱噴射反循環(huán)，與泵吸反循環(huán)不同之處是，它利用高能流體經(jīng)過安裝在循環(huán)管路中的帶噴嘴和擴(kuò)散器的射流泵(或噴射元件)所造成的負(fù)壓來使沖洗介質(zhì)反循環(huán)流動(dòng)。射流泵所需的高能流體由高揚(yáng)程離心泵或往復(fù)泵供給。這種反循環(huán)也適用于鉆進(jìn)淺孔。但在巖心鉆探中，常用一種噴射式反循環(huán)鉆具(簡稱噴反鉆具)進(jìn)行孔底局部反循環(huán)鉆進(jìn)。此時(shí)，噴射元件裝在巖心管上端，可在較深鉆孔中使用。

氣舉反循環(huán)又稱壓氣反循環(huán)，所用鉆具分上、下兩部分，上部為雙壁鉆桿，下部為單壁鉆桿 (又稱尾管)，其間用氣—水混合器(氣舉接頭)相連。壓縮空氣不斷地通過雙壁鉆桿內(nèi)、外管之間的環(huán)狀通道送至氣-水混合器，使空氣與鉆桿內(nèi)的沖洗液混合，形成相對密度較小的混氣液柱，與鉆桿外面的液柱之間產(chǎn)生壓力差，在此壓力差的作用下形成反循環(huán)，使內(nèi)鉆桿中的混氣液體攜帶巖屑排出孔外?；鞖庖褐械臍馀菰谏仙^程中由于外界壓力逐漸減小而不斷膨脹，使混氣液上升的速度越來越快 (壓縮空氣的膨脹功轉(zhuǎn)化為液體的動(dòng)能)。這種方法在開孔階段不能使用，必須待氣-水混合器下入一定深度(一般孔深超過25m)，整個(gè)管路內(nèi)、外液柱產(chǎn)生足夠的壓力差，才能形成反循環(huán)。只要空氣壓縮機(jī)的壓力足夠，這種方法的適用孔深不限。

反循環(huán)連續(xù)取心鉆進(jìn)國外稱CSR法 (Center-Sample Recovery)。該方法用壓縮空氣或空氣泡沫流體作為循環(huán)介質(zhì)，通過雙壁鉆桿內(nèi)、外管之間的環(huán)狀間隙，將沖洗介質(zhì)送入孔底，再由內(nèi)管返回地面。所用鉆具的連接方式是，氣-水龍頭—雙壁鉆桿—專用接頭—牙輪鉆頭或潛孔錘。其中，氣-水龍頭有兩個(gè)通道，一為進(jìn)氣通道，一為排出通道。專用接頭有導(dǎo)流接頭和交叉通道接頭兩種，導(dǎo)流接頭的作用是，將在內(nèi)、外管間環(huán)狀間隙中循環(huán)的沖洗介質(zhì)，導(dǎo)向鉆頭與孔壁間的環(huán)狀間隙，經(jīng)孔底后沿牙輪鉆頭中心孔上返進(jìn)入中心通道。交叉通道接頭可使循環(huán)的沖洗介質(zhì)先在孔底進(jìn)行局部正循環(huán)沖洗孔底后再變?yōu)榉囱h(huán)排除巖屑，牙輪鉆頭和潛孔錘都可采用。這種方法，可以實(shí)現(xiàn)邊鉆進(jìn)，邊沖洗鉆孔，邊采樣的“三邊一體化”連續(xù)鉆探，改變了傳統(tǒng)的鉆進(jìn)和采樣截然分開的生產(chǎn)流程，在中硬以上巖層中鉆進(jìn)，可使鉆探效率大幅度提高，成本顯著下降。

水力輸送巖心反循環(huán)這種方法與CSR法相似，不同之處在于，①循環(huán)沖洗介質(zhì)為清水或泥漿;②采取的樣品不只是巖屑，還可以是巖心(在完整巖層);③除使用雙壁鉆桿外，在比較穩(wěn)定的不漏水巖層中，還可采用單壁鉆桿，使鉆具結(jié)構(gòu)簡化(此時(shí)需配備孔口密封裝置); ④主要用于鉆進(jìn)中硬以下的巖層。

(l)鉆進(jìn)效率高；

(2)取樣及時(shí)且采取率高，有利于準(zhǔn) 確判斷地層；

(3)在含水層中鉆進(jìn)時(shí)，可避免泥漿對孔 壁的堵塞，能保持地層原有的自然滲透率，反循環(huán)鉆進(jìn) 可使用硬質(zhì)合金、金剛石、牙輪和刮刀鉆頭等各種不同 碎巖工具，可用于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊鉆進(jìn)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 等各種碎巖方法的循環(huán)沖洗鉆進(jìn)，其沖洗介質(zhì)可以是 清水、泥漿或空氣。可鉆進(jìn)垂直孔、傾斜孔或水平孔，可鉆進(jìn)各類地層。2100433B

正循環(huán)時(shí)，沖洗介質(zhì)在孔底的流動(dòng)方向與巖心進(jìn)入巖心管的方向相反，易沖毀并帶走一部分破碎的巖心。反循環(huán)則與之相反，能起到保護(hù)巖心，提高巖心采取率的作用。在鉆大直徑鉆孔時(shí)，鉆桿外壁與孔壁之間的環(huán)狀空間斷面很大，采用正循環(huán)，沖洗介質(zhì)上返速度很低，很難將巖屑排除干凈;而反循環(huán)時(shí)，沖洗介質(zhì)由鉆桿內(nèi)返回，流速較高，攜帶巖屑的能力也較強(qiáng)，甚至可將直徑為100mm左右的卵石帶出鉆孔。此外，與正循環(huán)比較，反循環(huán)還具有四個(gè)優(yōu)點(diǎn)，①孔底干凈，避免巖屑二次破碎，可提高鉆效;②驅(qū)動(dòng)沖洗介質(zhì)循環(huán)所需的泵壓較小;③孔壁容易維護(hù)，特別是使用雙壁管反循環(huán)鉆進(jìn)，可減少?zèng)_洗介質(zhì)漏失;④鉆進(jìn)松軟巖(土)層能大幅度降低鉆探成本。

地質(zhì)鉆探中常用一種孔底局部反循環(huán)鉆進(jìn)。實(shí)質(zhì)上它是正循環(huán)與反循環(huán)的結(jié)合，即使用專門的鉆具，在粗徑鉆具以上進(jìn)行正循環(huán)，只在粗徑鉆具部位采用反循環(huán)。這種方法可以收到反循環(huán)提高巖心采取率的效果，而使用的設(shè)備又比全孔反循環(huán)簡單。在生產(chǎn)中被廣泛用于松散、破碎巖 (土) 層的鉆進(jìn)。

泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)，利用砂石泵(離心泵)在鉆桿內(nèi)腔造成負(fù)壓產(chǎn)生的抽吸作用,使鉆桿內(nèi)腔液體J二升的反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)。

學(xué)科：鉆探工程

詞目：泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)

英文：pump-suction reverse circulation drilling

釋文：利用砂石泵(離心泵)在鉆桿內(nèi)腔造成負(fù)壓產(chǎn)生的抽吸作用,使鉆桿內(nèi)腔液體J二升的反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)稱泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)。其驅(qū)動(dòng)液體的壓力一般小于一個(gè)大氣壓(0 1兆帕),因此它在淺孔時(shí)效率高?？咨畲笥?0米時(shí)抽吸效率迅速降低。灌柱樁一般鉆孔較淺,地層多屬第四紀(jì)松散土、砂層、砂礫石層。用泵吸反循環(huán)鉆進(jìn),鉆頭壓人并回轉(zhuǎn),地層一經(jīng)攪動(dòng),鉆渣就很快被循環(huán)介質(zhì)攜帶出孔外,因此鉆進(jìn)效率很高,成孔質(zhì)量好,鉆頭壽命長,功率消耗低,成本亦低。在基巖地層,同樣易于排渣,效率也高。中國用泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)施工灌注樁的成孔直徑可達(dá)0 6～2 5米,也創(chuàng)造過直徑為6米的記錄。 2100433B