反循环钻井与洗井技术
反循环钻机施工原理
反循环钻机施工原理
反循环钻机（Reverse Circulation Rig）是一种常用的钻探机械，用于地下矿藏勘探及其他地质勘探工作。
其施工原理主要包括以下几个步骤：
1. 钻井准备：在选定的钻井点上安放井架，并将钻杆组装好。
接下来，通过液压系统提升钻杆并将其垂直定位。
2. 钻孔：在钻杆持续升起的同时，液压泵将钻杆与钻头推入地下。
在钻进过程中，泵送的高压液体通过钻杆的空心管道进入钻孔并将钻削屑带到地面。
3. 泥浆分离：在地面上，泥浆与固体碎屑通过分离器进行分离。
废弃的固体碎屑被收集起来，而泥浆则被重新加压，并通过细化处理后重新注入到钻进孔中，形成回流循环。
4. 钻进深度控制：通过控制钻杆升降速度和钻进压力，可以精确地控制钻孔的深度。
此外，还需要根据地质条件和勘探需求调整转速、冲击和冲击频率等参数。
5. 取芯：针对需要取芯的情况，可以安装合适的取芯器具，并通过适当的技术手段将地下岩芯带到地面。
取芯过程中，泥浆系统需要进行相应的调整和监测。
6. 完井：完成钻进和取芯工作后，需进行井筒防渗和加固操作，以确保井筒的完整性和稳定性。
根据实际情况，可能需要进行井眼套管、封固剂注入等工作。
反循环钻机施工原理简而言之就是通过泵送压力将钻削屑和泥浆从井底带至地面，对地质勘探提供支持和参考依据。
该原理具有回流循环、清洁高效的特点，在矿产勘探等领域发挥着重要作用。
反循环钻机原理
反循环钻机原理
反循环钻机是一种用于深水海底油气开发的新型钻机，它能够有效地解决传统
钻机在深水作业中遇到的难题，成为深水钻井领域的利器。
其原理主要包括反循环系统、动力系统、控制系统和钻柱系统。
首先，反循环钻机的反循环系统是其核心部件，它利用泵将钻井液从井口吸入，经过泥浆处理系统处理后再注入井内，形成一种反向流动的环路。
这种反循环系统能够有效地减小井口压力，降低井底压力梯度，减小钻井液对地层的侵入性，从而减小地层的损伤，提高井眼稳定性，减小井眼塌陷的风险。
其次，动力系统是反循环钻机的另一重要组成部分，它通常由柴油机或电动机
驱动。
动力系统的稳定性和输出功率直接影响到反循环钻机的工作效率和钻井质量。
因此，反循环钻机通常会配备多套备用动力系统，以应对突发情况和保证连续作业。
控制系统是反循环钻机的智能大脑，它能够实时监测和控制钻井液的流动、井
口压力、井底压力等参数，保证钻井过程的安全和稳定。
同时，控制系统还能够自动调整钻井参数，使得钻井过程更加高效、精准。
最后，钻柱系统是反循环钻机的另一关键部件，它由钻杆、钻头、钻压器等组成，负责在井内进行钻进作业。
反循环钻机的钻柱系统通常会采用高强度、耐腐蚀的材料制成，以应对深水高压环境下的复杂作业条件。
总的来说，反循环钻机通过反循环系统、动力系统、控制系统和钻柱系统的协
同作用，实现了在深水环境下高效、安全地进行钻井作业。
它的出现不仅提高了深水油气开发的效率，降低了开发成本，同时也为深水油气勘探开辟了新的道路。
可以预见，反循环钻机在未来将会发挥越来越重要的作用，成为深水油气开发的主力装备之一。
反循环钻井与洗井技术
反循环钻井与洗井技术前 言钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。
反循环钻井技术具有减少钻井液漏失、保护油气层、岩样清晰等优点。
反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。
气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业。
通过试验及现场应用，设备配套实用，应用井漏层连续钻进400余米，效果良好。
利用气举反循环时对井底的抽吸作用，可以进行洗井、捞砂作业，由于减少了正循环时压实效应，液流在钻具内直接上返，避免了含砂洗井液进入地层，堵塞通道，可以有效的保护油气层。
一、气举反循环钻井概述气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。
如图1所示，h 1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。
沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。
钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。
优点及用途1、能实现地质捞砂目的气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。
2、提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。
洗井方式
洗井方式1）正循环洗井：泵从出僵持中将洗井液压入钻杆直达工作面冲洗刀具，冲洗井底，洗井液与钻屑混合后，沿着井孔上升排到地面，净化后的洗井液又回到贮浆池。
优点：由于洗井液的流速高，压力大，冲洗能力强，对刀具、井底均能有较好的冲洗效果，可减少钻屑被重复破碎的机会，而且还可以兼作动力源，使钻具旋转。
缺点：只能适用于小直径钻井。
主要原因是因为洗井液上返速度问题，钻井直径越大，上返速度越慢，往往是呈现层流状态，不能懈怠较大颗粒的钻屑。
2）反循环洗井：反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。
气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。
如图1所示，h 1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。
沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。
钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。
优点及用途1、能实现地质捞砂目的气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。
2、提高漏层钻井效率气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。
3、可减少或消除钻井液的漏失，保护储层由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。
钻孔灌注桩正循环和反循环施工工艺
钻孔灌注桩正循环和反循环施工工艺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。
一般施工中都是用反循环的[正循环旋转钻孔]：泥浆由泥浆泵以高压从泥浆池输进钻杆内腔，经钻头的出浆口射出。
底部的钻头在旋转时将土层搅松成为钻渣，被泥浆悬浮，随泥浆上升而溢出，经过沉浆池沉淀净化，泥浆再循环使用。
井孔壁靠水头和泥浆保护。
[反循环旋转钻孔]：泥浆由泥浆池流入钻孔内，同钻渣混合。
在真空泵抽吸力作用下，混合物进入钻头的进渣口，经过钻杆内腔，泥石泵和出浆控制筏排泄到沉淀池中净化，再供使用。
由于钻杆内径较井孔直径小得多，故钻杆内泥水上升比正循环快4~5倍，在桥梁钻孔桩成孔中处于主导地位。
反循环钻在软塑土、松散的沙、砾、卵及含有长木棒、树根等一杂物的垫土层中钻进，当泥浆性能较差、循环流量（流速）不当时很易发生坍塌。
主要是泥浆循环方式不同，将旋转钻孔机分为正循环钻进和反循环钻进。
正循环钻进是泥浆自供应池由泥浆泵泵出，输入软管送往水龙头上部进口，再注入旋转空心钻杆头部，通过空心钻机一直流到钻头底部排出，旋转中的钻头将泥浆润滑，并将泥浆扩散到整个孔底，携同钻碴浮向钻孔顶部，从孔顶溢排地面上泥浆槽。
反循环钻进与正循环钻进的差异在钻进时泥浆不经水龙头直接注入钻孔四周，泥浆下达孔底，经钻头拌和使孔内部浆液均匀达到扩壁，润滑钻头，浮起钻碴，此时压缩空气不断送入水龙头，通过固定管道直到钻头顶部，按空气吸泥原理，将钻渣从空心钻杆排入水龙头软管溢出。
怎么样判断桩基已入岩？首先你得根据岩土工程勘察报告来进行初步判断，在报告中所描述的深度附近如果进尺发生明显变化，此时你应该将这个深度做一下记录，并仔细观测泥浆中岩屑成份，如果发现基岩碎屑，则可以证明桩基已经入岩。
如何判断桩基已打至中风化层？首先要详细了解勘察报告的地质分部情况，再根据试桩时采集确定的入岩样品来确定。
桩基施工时首先根据机跳反应和孔深来初步判断是否有可能已入岩层，然后现场采集反浆所含岩石样品和试桩时确定的中风化层样品做对比，再根据所采集样品中所含中风化岩层样品的比例来判断是否已进入坚固岩层还是岩层上部松散层。
反循环钻井工艺技术及趋势探讨
反循环钻井工艺技术及趋势探讨□ 韦继雄 上海市岩土地质研究院有限公司 上海 200072近年来，我国钻井技术取得较为明显的进步。
其中，反循环钻井工艺技术在我国钻井事业中的应用，具有井壁扰动小、成本低、钻井速率高等优势。
因此，本文对反循环钻井工艺技术及趋势展开分析，旨在明确反循环钻井工艺流程创新方向，希望给予相关从业者建议与参考。
1 反循环钻井工艺技术1.1 技术原理相较于正循环钻井工艺技术，反循环钻井工艺技术，在钻进泥浆时无需通过水龙头，将泥浆直接注入钻孔周围。
而是在钻头搅拌后将孔底泥浆转动至孔壁。
以起到润滑钻头、将砖渣浮起的作用。
并且在已压缩空气流进水龙头后，固定管道，直至钻头顶部在空气吸泥原理影响下，使空心钻杆排进水龙头的钻渣从软管溢出。
具体来说，反循环钻井工艺技术原理是借助循环介质，在循环钻井系统中的运动轨道，带出地层内部岩屑、钻渣。
其循环介质主要包括清水、压缩空气、钻井液、氮气等，在循环介质由水龙头注入钻杆内部间隙且下行后，可在抵达钻井井底后，把所钻区域内钻渣、岩屑运送至地表，交由固控系统将其分离。
但在接单根、起下钻时，相关人员需利用关井阀避免井下气体流出。
另外，由于完井、钻井技术应用要求存在差异性，需确保钻井液马达、反循环钻头、旋转防喷器，以及隔离测试、固井、套管脱气等工具的全面配置。
1.2 技术特点第一，反循环钻井工艺技术实践中，可采用清水作为循环介质，以降低冲洗液密度，从而通过控制冲洗液循环速度，减少钻头损伤，延长钻头使用周期。
同时有助于提升漏层钻井效率，比如在钻头区域内气体将井底岩屑抽汲、携带后，可降低压持效应，预防岩屑反复破碎，确保钻井整体效率。
第二，反循环钻井在使用清水钻进时，会科学调整泥浆添加剂运用剂量，且成井时间短、泥浆渗透范围易于控制，有助于降低后期清洗难度。
第三，反循环钻井工艺技术具有保护水回灌热储层的特点。
反循环工艺技术应用时，循环介质其流动形式多为“从上到下”，可降低钻井对井壁、井底的压耗。
水文水井成井作业2讲解
项目五
反循环钻进
Reverse circulation drilling
（4）取样及时且采取率高，有利于准确判断 地层;
（5）在含水层中钻进时，可避免泥浆对孔壁 的堵塞，能保持地层原有的自然渗透率。
项目五
反循环钻进
Reverse circulation drilling
项目五
反循环钻进
Reverse circulation drilling
2、主要技术参数
（1）钻杆内流体上返速度： 理论上钻杆内流 体的上返速度愈高，携带岩屑能力愈强，最优速 度一般应选择 2.50 ～3.50m/s ，因为当流体速度 再增加，会出现鹅颈管磨损过快，同时引起孔内 环状间隙的流速增高，对孔壁稳定不利。
（3）钻杆内径： 钻杆内径应与钻孔直径匹配， 当钻孔直径愈大时，应选择内径大的钻具，可减 少上升流体的沿程阻力，增加钻进深度，提高钻 进效率。一般选择钻孔直径与钻杆直径之比在 10 左右为宜。
项目五
反循环钻进
Reverse circulation drilling
3、钻进深度
根据实践经验，一般在孔深 45m 以内为反循环 钻进高效区，在 70m 以内可维持额定泵量和最大排 屑能力，而超过 70m 后，效率显著降低，因此，泵 吸反循环的合理深度为 70m 。
项目五
反循环钻进
Reverse circulation drilling
（3）钻头选用
反循环钻进所使用的钻头对钻进效率有很大的 影响。为了充分发挥钻头能将钻碎的岩屑吸入钻 杆内，钻头在回转过程中应使井底形成一个中心 凹下的圆锥体，以利于抽吸。
（7）钻进时井内水位高，井壁稳定。 （8）钻进用水量大。 （9）循环回路容易堵塞。 （10 ）劳动强度低，洗井效果好，钻头寿 命长。
洗井方式
洗井方式1）正循环洗井：泵从出僵持中将洗井液压入钻杆直达工作面冲洗刀具，冲洗井底，洗井液与钻屑混合后，沿着井孔上升排到地面，净化后的洗井液又回到贮浆池。
优点：由于洗井液的流速高，压力大，冲洗能力强，对刀具、井底均能有较好的冲洗效果，可减少钻屑被重复破碎的机会，而且还可以兼作动力源，使钻具旋转。
缺点：只能适用于小直径钻井。
主要原因是因为洗井液上返速度问题，钻井直径越大，上返速度越慢，往往是呈现层流状态，不能懈怠较大颗粒的钻屑。
2）反循环洗井：反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。
气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。
如图1所示，h 1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。
沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。
钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。
优点及用途1、能实现地质捞砂目的气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。
2、提高漏层钻井效率气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。
3、可减少或消除钻井液的漏失，保护储层由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。
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反循环钻井与洗井技术前 言钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。
反循环钻井技术具有减少钻井液漏失、保护油气层、岩样清晰等优点。
反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。
气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业。
通过试验及现场应用，设备配套实用，应用井漏层连续钻进400余米，效果良好。
利用气举反循环时对井底的抽吸作用，可以进行洗井、捞砂作业，由于减少了正循环时压实效应，液流在钻具内直接上返，避免了含砂洗井液进入地层，堵塞通道，可以有效的保护油气层。
一、气举反循环钻井概述气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。
如图1所示，h 1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。
沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。
钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。
优点及用途1、能实现地质捞砂目的气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。
2、提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。
3、可减少或消除钻井液的漏失，保护储层 由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消图1 反循环钻井驱动原理图2 反循环钻井循环示意图除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。
4、可减少泵损耗，延长泥浆泵泵使用寿命采用气举反循环钻井时，泥浆泵的作用只是向环空灌泥浆（或采用灌注泵灌注），泵负荷大大减小，使用寿命延长。
5、井控灵活可采取正循环、反循环两种方法压井，井控灵活。
反循环压井重泥浆可以直接送至井底，不必分段循环，缩短处理时间。
二、国内外应用现状反循环钻井技术在水井、水文地质钻孔、大口径工程施工孔的钻井中应用较广，近年来气举反循环钻井技术已在地质、冶金、建设、水利、煤田和军工等系统推广应用，覆盖面遍及全国29个省市自治区。
采用此方法达到的最大孔深是2470.88米，最大孔径是3.2米。
同正循环钻井相比，平均机械钻速提高1.2~3倍，台月效率提高1.5倍；在复杂地层钻进综合效率是正循环钻进的3~6倍；水井的洗井时间缩短1/2；出水量增大1/3；优质孔率为100%。
反循环空气钻井最早用于硬地层的钻井，加拿大K2能源公司开发出井下安全设备后，2002年开始应用空气反循环钻井技术开发低压气藏，在美国北蒙大拿州Blackfeet 印第安人保留地的Bow Island 地层，应用空气反循环中心排渣钻井技术（RCCD ）成功钻成天然气试验井，该地层属低压地层（估计地层压力为150Psi ）。
两口对比实验井分别钻于用泥浆钻成而没有油气显示的井旁，在没有增产措施的情况下，采用2″油管抽吸，日产天然气分别为15.5 万立方英尺和9.7万立方英尺。
三、当前研究情况在气举反循环钻井技术研究方面，根据气举反循环钻井工艺要求，结合油气钻探特点，主要开展了反循环钻井工艺理论研究、反循环钻井流体技术、反循环钻具研制、反循环地面配套装备研制。
研究重点是反循环钻井工艺及井控技术，目前已配套气举反循环钻井主体设备，设计出双层钻具组合防喷工具，通过先导试验，初步形成了反循环钻井施工工艺，实现了流程设计改造、反循环钻进、携带岩屑、泥浆脱气等工艺。
下步将在完善气举反循环钻井技术的同时，进一步拓展应用领域。
1、气举反循环钻井深度① 沉没系数a ：水面以下高度与双壁钻具总长度的比值。
（见图3）a=5.0≥+hs hd hs若泥浆泵灌浆及时则可以认为液面保持在高架槽处，液面以上高度依据立管高度确定，水头按20~30米计算。
即双壁钻具下深大于30米即可建立循环。
② 双壁钻杆下深与井深比例关系调研文献推荐范围较大为1:4~10。
如北京丰台区某井，设计井深2470m 。
实际井深2470.88m 。
钻具组合为：φ152mm 三牙轮钻头+φ121mm 钻铤(36m)+ φ73mm 钻杆(2080m) + SHB127/76型双壁钻杆(270m)+108mm ×108mm 双壁方钻杆及双壁气水龙头。
此种钻具组合主要参数值为：沉没比> 90%，双壁钻具初始长度为270m ，随钻孔深度的延伸增加双壁钻具的数量，最多时达到330m （井深2470.88m ）。
双壁钻具与井深比值为1：7.5。
图3 沉没系数2、气举反循环钻进注气量计算 ①气举泵原理与注气量 在气举反循环钻进中，钻井液能够循环流动是由于气举泵作用的结果。
气举泵是以压缩空气为动力，从井内将水提升到一定高度或到地面上来的一种抽水装置。
气水混合物的比重小于水，在扬水管内外因比重不同形成了液体压力差，它们之间又通过扬水管相连通。
根据连通器作用原理，处于扬水管内的气水混合物液面将上升，直到从扬水管排出口流出。
如果不断地送入压缩空气，那么这个过程将连续发生，在混合器处形成低比重的气水混合物，进一步上升从扬水管排出，从而实现从井内抽水的目的。
这样的抽水装置称作气举泵（见图4）。
气举泵的重要参数是它的扬程和排量。
图中h 静为气举泵启动时的扬程，h 动为气举泵工作时的扬程。
气举泵的排量与送入的压缩空气量有关，当压缩空气量在一定的值之内时气举泵排量随着空气量增加而增加，超过这个值之后，继续增加空气量，气举泵的排量反而会下降。
图5为气举泵排量与压缩空气供给量之间的函数关系。
从图中可以看出，当供气量为Q 0气时，气举泵排量最大为Q 排max ；当Q 气等于Q ′气时，相对气量为最小值。
相对气量为W ＝Q 气／Q 排。
W min 意味着排出单位水量时耗气量最小。
相对气量W 为最小值时气举泵耗能最少。
气举泵工作过程实质上是压缩空气在水中膨胀时所产生的膨胀功变为水的位能这样的一种能量转变过程。
水在管路中流动还消耗一定的能量，因此，气举泵也存在着效率问题。
实际上气举泵是一个低效率的抽水装置。
气体在水中膨胀时与水有热交换，所以可视为符合等温膨胀过程。
气体等温膨胀功如下式。
A 1＝⎰=Q Qpdv P 0Q 0 ln(P/P 0)式中：A 1——气体等温膨胀功； P 0 ——大气压力； P ——压缩空气压力； Q ——在P 压力下气体体积； Q 0——自由状态下气体体积。
图5 气举泵排量与供气量之间的函数关系图1 —注气管；2 —气水混合器；3 —扬水管 图4 沉没系数② 钻具内液流上升流速理论值与举升能力计算 钻杆内岩屑颗粒保持悬浮状态，钻杆液流上升速度必须等于或大于岩屑颗粒的下沉速度。
钻杆内携岩液流上升速度由下列经验公式求得：()21min1172.5⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯=r r rf df v式中：v min ――钻杆内液流上升最小速度（m/s ） df ――岩屑颗粒直径（球状）（m ） rf ――岩屑密度 r1――钻井液密度 3、试验情况1） 前1-9井反循环钻井试验前1-9井位于吉林油田，设计井深1273米，井身结构见表1： 表1 前1-9井井身结构 井型 井眼尺寸（mm ） 井段(m) 套管尺寸(mm) 套管下深(m) 直 井393.7 0~42 273 40 244.5 ~548215.9~1273139.71268气举反循环钻井试验井段为548.87~549.87米，反循环钻进1米，井眼尺寸为φ215.9mm ，地层岩性为泥岩。
钻头为改制的φ215.9mm P2钻头1只，钻头的改制主要是在钻头胎体中间增加一直径50mm 的水眼，便于反循环钻井时岩屑排出。
钻具组合为：φ215.9mm 专用钻头+φ178 mm 钻铤3 根+φ165mm 钻铤18根+φ127mm 钻杆+混气器+φ139mm 双壁钻杆（150米）+ 133mm 双壁方钻杆+气盒子 注气量3~5方/分，注气压力1.2~2.0Mpa 。
表2 前1-9井反循环钻井参数井段（m ）钻头参数钻井参数 外径 mm 型号 喷嘴 mm 钻压 KN 转速 rpm 环空灌入量 548.87—549.87215.9P2不装30～8060保持环空灌满钻井液维护处理（密度1.15g/cm 3）：①使用特制除气装置除气。
②在钻井液中加入一定量的消泡剂，抑制泡沫产生。
反循环钻井时，将地面高压管汇从由壬处卸开，用灌浆管线往环空灌泥浆，接立管一头的高压管线（排液管线）连接除气器，反循环排出的钻井液经除气器除气后，流至振动筛除砂。
通过前1-9试验，取得了以下主要成果：气举反循环钻井技术首次应用于油井钻探；建立起了钻井液反循环流动、完善了工艺流程；岩屑从井底返至振动筛，实现了反循环携带岩屑；通过使用特制的脱气装置和消泡剂，解决了泥浆脱气问题；在泥岩地层断续反循环钻进1米，摸索了反循环钻井施工参数的匹配和对泥岩地层的适应情况。
2） 试验井反循环钻井试验2004年8月在专用试验井进行了现场试验。
携岩试验，双壁钻具下深143米，普通钻具下深510米，双壁钻具与井深比值为1：4.6。
钻头为特殊加工的177.8mm 三翼刮刀式钻头。
循环注气压力1.4MPa ，从钻头接触井底至排渣口返出岩屑时间分析，岩屑运动平均速度与钻井液流速接近，钻头吸入距离在0.1米左右，小于0.5米。
通过改变下钻速度测得机械钻速在4m/h 能正常钻进，当机械钻速达到6m/h 时注气压力下降，排液量减少，反映为举升能力降低，转为4m/h 正常。
进一步试验发现注气压力逐渐下降为 1.3~1.35，起钻检查双壁钻杆密封圈基本失效，造成注气短路。
此次试验由653米钻进至666.4米钻进13.4米，接单根一次，接单根时上提2米循环20分钟将钻具内岩屑循环干净。
举升出最大岩屑达10mm ×10mm ×30mm 。
起钻后钻具内无岩屑，说明岩屑全部被举升至地面。
为增加举升能力，提高机械钻速，决定深下双壁钻具继续试验。
双壁钻具下深212.5米，普通钻具下深452.9米，双壁钻具与井深比值为1：3.1。