氣舉反循環(huán)鉆具

由于混合器沉沒深度以上的環(huán)狀空間中的液柱與升液管內(nèi)的液氣混合物性的重量差而產(chǎn)生沖洗液的反循環(huán)稱為氣舉反循環(huán)鉆具。隨著混合器沉沒深度的增加，反向沖洗的效率提高。

工作時(shí),混合器沉沒深度一般為30~50m。出水接頭的位置應(yīng)高于孔內(nèi)液體的動(dòng)水位。在空氣升液器下方連接巖粉收集器和帶鉆頭的巖心容納管為了安放空氣升液器和建立必要的壓力水頭，使用該鉆具之前應(yīng)將鉆孔加深到孔內(nèi)靜水位以下20~30m。實(shí)踐表明，空氣升液反循環(huán)鉆進(jìn)可把巖礦心采取率提高到80%~100%。工作時(shí),空氣壓縮機(jī)在風(fēng)壓為2.5MPa時(shí),風(fēng)量為0.015m3 's;在風(fēng)壓為0.7MPa時(shí),風(fēng)量為0.031m' /s。

本項(xiàng)目研制了Φ219.1/168.3mm螺紋聯(lián)接雙壁鉆桿、Φ168.3mm內(nèi)平單壁鉆桿、大口徑氣舉反循環(huán)水龍頭、雙壁主動(dòng)鉆桿及反循環(huán)鉆頭等配套器具；針對大直徑工程井開展氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝研究。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于鉆具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特、聯(lián)接螺紋抗扭強(qiáng)度高、氣水龍頭密封效果好、反循環(huán)鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)。該套組合鉆具滿足直徑Φ600～1500mm的大直徑工程井氣舉反循環(huán)鉆井施工。河南省煤田地質(zhì)局三隊(duì)、河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)在平煤集團(tuán)十礦、神火集團(tuán)和成煤礦等地，應(yīng)用該套鉆具及配套器具完成鉆井2口，總進(jìn)尺1127米，累計(jì)產(chǎn)值1460萬元。在同等條件下，鉆進(jìn)效率提高了74.3%，鉆井成本及能耗大幅降低，取得了良好的工程效果和經(jīng)濟(jì)效益。 2100433B

鉆井中常用的鉆具組合中包括穩(wěn)斜鉆具、降斜鉆具、防斜鉆具、造斜鉆具、增斜鉆具、幾何導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)和地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)等。

（1）造斜鉆具

使斜井達(dá)到一定的造斜率(每30m的井斜增值)，是通過選用不同造斜能力的斜向器和相 應(yīng)的鉆具組合來實(shí)現(xiàn)的。采用彎接頭和井下動(dòng)力鉆具組合進(jìn)行定向造斜或扭方位施工的原理是利用彎接頭使下部鉆具產(chǎn)生一個(gè)彈性力矩，迫使并下動(dòng)力鉆具(螺桿鉆具或渦輪)驅(qū)動(dòng)鉆頭側(cè)向切削，使鉆出的新井眼偏離原井眼軸線，達(dá)到定向造斜或扭方位的目的。并且造斜鉆具的造斜能力與彎接頭的彎曲角和彎接頭上邊的鉆鋌剛性大小有關(guān)。彎接頭的彎曲角越大，彎接頭上邊的鉆鋌剛性越強(qiáng)則造斜鉆具的造斜能力也越強(qiáng)，造斜率也越高。

（2）增斜鉆具組合

增斜鉆具用于增加斜井段待鉆部分的井斜角。增斜鉆具組合一般采用雙穩(wěn)定器鉆具組合。增斜鉆具是利用杠桿原理設(shè)計(jì)的。它有一個(gè)近鉆頭足尺寸穩(wěn)定器作為支點(diǎn)，第二個(gè)穩(wěn)定器與近鉆頭穩(wěn)定器之間的距離應(yīng)根據(jù)兩穩(wěn)定器之問鉆鋌的剛性（尺寸）大小和要求的增斜率大小確定，一般為20—30m。兩穩(wěn)定器之間的鉆鋌在鉆壓作用下，產(chǎn)生向下的彎曲變形，使鉆頭產(chǎn)生斜向力，井斜角隨著井眼的加深而增大。

（3）穩(wěn)斜鉆具組合

穩(wěn)斜鉆具的作用是使井眼軌道沿當(dāng)前井底切線方向，保持井斜角和方位角不變鉆進(jìn)。穩(wěn)斜鉆具組合是采用剛性

滿眼鉆具結(jié)構(gòu)，又稱剛性配合鉆具。剛性滿眼鉆具一般是由幾個(gè)外徑與鉆頭直徑相近的扶正器與一定長度外徑較大的鉆鋌所組成。它的防斜原理是在鉆頭以上的下部鉆柱上安裝一定數(shù)量的扶正器，以扶正鉆鋌；提高下部鉆柱的剛度，減少其彎曲程度，以消除鉆頭的嚴(yán)重傾斜，使其能減小和限制由于鉆柱彎曲而產(chǎn)生的增斜力；同時(shí)扶正器能支撐在井壁上，抗衡地層自然造斜力，以達(dá)到控制井斜在最小范圍內(nèi)變化的目的。

（4）降斜鉆具組合

降斜鉆具用于定向井中降低井眼軌道的井斜角。防斜鉆具用于直井中抑制和防止井斜的產(chǎn)生。降斜鉆具一般采用鐘擺鉆具組合和塔式鉆具組合。

（5）井下動(dòng)力鉆具組合

井下動(dòng)力鉆具又稱井下馬達(dá)，包括渦輪鉆具、螺桿鉆具、電動(dòng)鉆具三種。日前我國常用的是螺桿鉆具。動(dòng)力鉆具接在鉆鋌之下，鉆頭之上。在鉆井液循環(huán)通過動(dòng)力鉆具時(shí)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石。動(dòng)力鉆具以上的整個(gè)鉆柱都可以不旋轉(zhuǎn)。這種特點(diǎn)對于定向造斜是非常有利的。 2100433B