气体反循环钻井工艺技术研究
气体反循环钻井工艺技术研究
[摘要]气体反循环钻井技术在国内处于起步阶段，相关理论计算、工艺参数设计及配套设备尚未成型。作为欠平衡钻井的重要分支，针对该项技术的研究仍需不断开展。本文介绍了气体反循环钻井技术的原理及特点，分析了在不影响正循环气体钻井作业的前提下，气体反循环钻井施工工艺，总结了气体反循环钻井技术的发展方向。
[关键词]气体反循环钻井技术 施工工艺 设备配置 发展方向
中图分类号：te242.6 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）14-0001-01
气体反循环钻井作为欠平衡钻井的重要分支，与传统钻井液钻井相比具有高钻速、保护油气层、降低成本等优势，在国内外有越来越广泛的应用。具有代表性的是加拿大presssolltd公司，其借鉴了岩土钻掘工程中反循环钻进思想，开发出适合浅层气资源的rccd（recyclecentercycledrilling technology） 反循环钻井系统，近几年该系统成功地投入到浅气层的商业开发中， 走在了该项技术的世界前列[1]。由于气体不仅密度低，而具有很大的可压缩性，所以常规钻井液钻井的有关理论对气体钻井已不再适用。气体反循环钻井在中国刚刚起步，很多理论分析、计算方法尚未形成，急需开展气体反循环钻井理论方面的研究，为气体钻井的设计、设备选型、工艺参数优化提供理论保证和技术支持[2]。
一、气体反循环钻井技术的原理及特点 rccd反循环钻井系统所用的冲洗介质一般为压缩空气（氮气），也可以是清水、钻井液、泡沫等。冲洗介质经侧入式气水龙头进入双壁钻杆的环状间隙并下行，到达孔底后经内管中心通道上返，将所钻地层岩屑携带至地表，并进入地面固控系统进行固相分离。在起下钻和接单根时，井下防喷关井阀防止气体跑出地面；地面的旋转阀防喷器密封环空和钻柱；带30148m返出管线的节流压井管汇将岩屑循环到钻井液池。在钻气井时，在返出管线上使用丙烷火炬以点燃产生的气体。气体反循环钻井技术具有如下特点：能及时准确地反映钻遇地层特性；能提高漏层钻井效率；可降低井眼污染，保护储层；丰富气体钻井手段，提高气体钻井效率。
二、气体反循环钻井工艺流程
为了不影响正循环气体钻井作业，同时简单有效的实现反循环气体钻井，对上述rccd系统进行了简化，省去了双壁钻杆、动力头及旋流器等设备。简化的反循环气体钻井是指气体从气体发生设备（空压机、膜制氮、增压机）经气体管汇从环空进入井筒到达井底，携带岩屑依次经过气体钻井反循环专用钻头、钻具内眼、水龙头、立管等上返至地面。图2为气体反循环钻井工艺流程图。
图2中，反循环转换为正循环时：1）停气，放高压气体；2）倒换a、b阀门；3）关/开方钻杆旋塞，倒换c由壬。正循环转换为反循环时：1）停气，放高压及高速气体；3）关/开方钻杆旋塞，倒换c由壬；2）倒换a、b阀门。转常规正循环时：1）停气，放高压、高速气体；2）换冲管总成；3）阀门a打开、b关闭，由壬c堵侧口，阀门d打开。
三、气体反循环钻井工艺参数研究
气体反循环钻井现场施工工艺参数如下：
（1）地面设备试压：在试压过程中要分别对正反循环气体管汇分别进行试压，试压要求气体压力达到15mpa，10min无泄漏，确保正反循环管汇均无泄露后方可执行下一步作业。
（2）注气量：进行反循环钻进前，首先要根据井深情况确定合理的注气量，确保能顺利携带井底岩屑的前提下注气量尽量小，以减小高速气体携带岩屑对钻具内壁的冲击、腐蚀。根据最小动能标准，根据反循环气体钻井软件计算的井深及相应注气量如图2所示：
（3）钻压：进行反循环试钻进期间，应以小钻压为主，前期可采用10～30kn进行均匀钻进，同时观察返屑情况。如果返屑正常可进一步增加钻压。
（4）转速：转速可通过钻头厂家技术人员进行指导，或采用正循环常规转速进行钻进。
四、气体反循环钻井技术的发展方向
通过对气体反循环钻井技术进行研究，总结了如下的国内气体反循环钻井技术发展方向：
（1）进一步开展气体反循环流体理论模型研究和理论计算，特别是开展气体反循环钻井压力及排量的模拟计算研究，从而强化理论的指导作用；
（2）进一步开展开展地面配套设备的研究，特别是开展反循环钻头及侧入式气水龙头的研究，并通过不断的地面和现场试验完善其性能；
（3）通过不断的反循环现场试验，摸索出适合反循环气体钻井技术的现场施工参数。
五、结论和认识
（1）气体反循环钻井技术具有提高气体钻井效率、降低井眼污染、保护储层、及时地反映钻遇地层特性等特点，具有广阔的发展前景；
（2）在不影响正循环气体钻井作业的前提下，实施反循环钻井施工是促进反循环钻井技术发展，提高实践认识的有效手段；
（3）给出了气体反循环钻井技术的发展方向，为该技术的进一步发展提供技术参考。
参考文献
[1] paulmackay等，《反循环钻井避免损害低压气层》.国外油田工程， 2003，19（9）：19～20.
[2] 朱丽红等，《反循环气体钻井压力计算分析》.钻井液与完井液，2009，26（4）：34-37.
空气钻井
空气钻井的应用于发展
气体钻井，作为一种新型钻井方法，是一种以空气、氮气为循环介质，用气体压缩机等设备作为增压装置，用旋转防喷器作为井口控制设备的一种欠平衡钻井工艺。气体钻进主要有循环压耗低、带砂能力强且迅速、井眼净化好、防止井漏、减少环境污染、机械钻速高缩短建井周期、有利于发现和保护浅气层、减少了对地面环境的污染等优点。其缺点是，使用区域受到限制，需要大量专用配套设备，钻井事故复杂处理难度加大，在钻井到后期因空气锤震动，钻具易断等工艺缺陷
空气钻井工艺是一种钻进效率比较高的技术手段，可以极大提高一口井的钻进时效，降低总的钻井作业成本。但由于这种技术受客观情况影响比较大，不是任何场合均可以使用的，因此使用前必须对所施工的地层进行详细论证，对于不符合使用条件者不能勉强使用，对于部分条件适合于空气钻进技术要求的情况，应根据实际条件制定相应的技术措施，以便在施工时出现突发事件时能够确保安全。从空气钻进与常规钻进两种工艺的对比情况看，空气钻进技术具有很好的经济效益，具有较好的推广应用价值，应当引起技术界的关注。从空气钻井技术参数、应用条件、设备等方面对该技术进行简要介绍。
空气钻井的应用条件
1、所钻地层平缓，地层倾角＜30°，无力学不稳定性应力垮塌，地层坍塌压力低。
2、所钻地层不出水，无浅层天然气，无膏盐层。
如今国内可以进行空气钻的比较多，其中较出名的是四川广汉的川庆钻探公司下属的钻采研究院。而且他们配套的设备和一起相当完善，并有几十口井的空钻经验。
气体钻井也存在不少的限制因素，如：产水地层、含有塑性石膏等均会对气体钻进产生不利的影响，甚至不能采用气体钻进。在气体钻进后或气体钻进过程中，为了进行一些特殊的施工作业，往往都需替入水基钻井液进行压井，以完成相应的施工作业或继续钻进。此时，如何让一个干燥的、处于欠平衡状态的空井，在替入钻井液后，不发生垮塌、缩径、井漏、虚厚泥饼卡钻等复杂问题，尽快恢复正常钻进或其它施工作业，这就成了气体钻井后留给钻井液工作的最大难题。根据过去气体钻井的实钻情况，在气体钻进完成、替入钻井液后，大于80％的井出现了复杂情况，其核心和最根本的问题就是井壁稳定问题。轻则阻卡、划眼，重则因卡钻后难以处理导致侧钻，严重影响了气体钻井的成果。
洗井方式
。
精选资料，欢迎下载 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，h1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h2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 h1+ρ2g h2，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。
反循环固井技术解决特殊固井难题
２０１２年第５期 西部探矿工程 ３９ 反循环固井技术解决特殊固井难题 龚孝林 （川庆钻探工程有限公司井下作业公司新疆分公司，新疆库尔勒８４１０００） 摘要：反循环固井技术在国内的研究应用很少，还处于摸索阶段，介绍了反循环固井工艺技术的优 缺点，以ＴＺ××水平井、ＫＳ××井反循环固井工艺技术成功应用的实例，指出反循环固井工艺结合 先进的固井工具和水泥浆技术，应用在实际生产中可以解决一部分特殊井，如低压易漏失井、大温差 井的固井难题。 关键词：固并；反循环固并；恒低密度水泥浆；管外封隔器；大温差 中图分类号：ＴＥ２５６文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—５７ｌ６（２０１２）０５—００３９—０２ 传统意义上的固井通常是指从套管内注入水泥浆 然后将其替人环空来达到封固目的，这也是最为常用的 固井方法，而反循环固井，顾名思义，就是建立一个循环 通道，从环空注入水泥浆从套管内返出钻井液，直接让 水泥浆停留在环空来达到封固目的，在过去的固井实践 中，反循环固井技术应用较少，但随着钻井完井工艺技 术的提高，实际生产过程中遇到的难题以及节约成本的 需要，反循环固井工艺结合先进的固井工具和水泥浆技 术，开始在实际生产中应用，并成功地解决了一部分特 殊井，如低压易漏失井、大温差井的固井难题。国外应 用反循环固井技术较多，也比较成熟，在加拿大Ａｌｂｅｒｔａ 油田已经应用反循环固井工艺，来封固井深３１００ｍ左 右的气井，而在国内反循环固井工艺技术的研究应用还 很少。 １反循环固井的优缺点 １．１反循环固井工艺的优点 （１）降低当量循环密度：反循环固井时流体在重力 作用下，施工压力往往比较低，产生的摩擦阻力较小，从 而减小对井底的作用力，即降低了当量循环密度。减小 了对井底的压力，其好处是显而易见的，其一，可以减少 水泥浆、钻井液的漏失，还可以不使用分级固井工具，节 约工具成本，缩短钻井时间；其二，水泥浆在重力作用 下，环空流动速率更快，对环空钻井液的顶替更干净，有 助于提高固井质量。 （２）提高顶替效率，提高固井质量：反循环固井的顶 替效率是普遍让人担心的问题，Ｇｒｉｆｆｉｔｈ等人通过大量 试验研究表明，相对于传统正循环固井来说，在相同的 排量下，反循环固井更容易达到较好的顶替效果，反循 环时钻井环空留下的岩屑颗粒更容易下沉至井底或被 携带至套管内，而正循环正好相反，井底岩屑颗粒被携 带至环空而且要驱替干净需克服更大的阻力；而且环空 反循环压力更低，可以采用较大排量进行循环，提高对 井壁的冲刷效率，固井施工前，在正反循环钻井液过程 中反复改变钻井液流动方向，也有利于清除泥饼及岩 屑；反循环固井时，水泥浆不需要经过套管内的流动，减 少了水泥浆与钻井液的接触混合，有利于提高固井质 量。当然，优质的井眼条件、良好的钻井液性能、高效隔 离液的使用、优化的水泥性能也相当重要。 （３）可缩短水泥浆稠化时间：反循环固井施工时间 短，水泥浆不需要经过套管内的顶替，节约了固井施工 时间，对水泥浆的设计上更易于调节，可以设计稠化、凝 固时间较短的水泥浆来封固目的层，在更短的时间内获 得较高的抗压强度，从而缩短钻井周期，而且在材料上 还可节省一部分添加剂的用量，大大节约成本。 （４）对于低压易漏失井，反循环固井可降低水泥浆 进入油气层的风险，达到保护油气层的目的。相对正循 环固井来说，反循环固井对井底的压力较小，可以在一 定程度上减少漏失，而且便于设计稠化、凝固时间短的 水泥浆，具有一定堵漏效果。 （５）反循环固井施工工艺简单，易操作。一般程序： 从套管头处接地面管线，井口接旋塞及回收钻井液管 线，注前置液，注水泥浆，替清水，关井候凝。 （６）反循环固井不需分级箍、浮箍、胶塞等工具附 件，即节约了成本，又消除了由于工具附件引起复杂事 ＊收稿日期：２０１１—０８—２ｌ 作者简介：龚孝林（１９７９一），男（汉族），重庆人，工程师，现从事固井工程技术工作。
反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景
２０１２年第４１卷 第７期第１１页 石油矿场机械 ＯＩＬ ＦＩＥＬＤ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
文章编号：１００卜３４８２（２０１２）０７—００１１—０４
反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景
刘建林
（中煤科工集团西安研究院，西安７１００７７）
摘要：在介绍常规空气锤钻井技术及其应用的基础上，研究了反循环空气锤在国 外的发展现状，
分析总结了反循环空气锤用于气体钻井所能发挥的技术优势。反循环空气锤在油气勘探钻井领域 具有广阔的应用前景，研制开发适合气体钻井用的反循环空气锤具有重要现实意义。
关键词：反循环；空气锤；气体钻井；空气锤钻井 中图分类号：ＴＥ９２１．２ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒ Ｈａｍｍｅｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇａｓ］Ｄｒｉｌｌｉｎｇ
ＬＩＵ Ｊ ｉａｎ－ｌｉｎ （ｘｉ’ａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐ．，Ｘｉ’ａｎ ７１００７７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒ— ｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎ—
ｔａｇｅｓ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ｕｓｅｄ ｉｎ ｇａｓ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｓｙｓｔｅｍａｔ— ｉｃａｌｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｈａｍｍｅｒ ｈａｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ．Ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐ ｒｅ—
空气反循环钻头设计与数值分析
第２２卷第３期
２０１２年９月 江 汉 石 油 科 技
ＪＬＡＮ（ｍＡＮ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．２２ Ｎｏ．３
Ｓｅｐ．２０１２
空气反循环钻头设计与数值分析
刘 强
（江汉石油钻头股份有限公司，湖北武汉４３０２２３）
摘 要：空气反循环系统的压力分布、钻井机械的选择、钻井参数的合理配置与气体正循环钻井方式 相比有着很大的区别，国内外关于气体反循环钻井技术和机械研究都还处于研究阶段。根据具体的工程对 象确定一种适合空气反循环钻井的钻头结构参数。首次将引射原理应用到反循环钻头结构设计上。运用 Ｆｌｕｅｎｔ流体软件，对反循环喷射钻头周围及内部流场进行数值模拟研究。在理论研究的基础上，研究设计了 不同结构参数的反循环钻头。 关键词：反循环钻头；空气；结构；设计；数值分析
空气钻井作为一种特殊的欠平衡钻井技术，具
有钻速高、成本低、环保ｆ生好等优势，在国内外得到 越来越广泛的应用。但其反循环系统的压力分布、 钻井机械的选择、钻井参数的合理配置与气体正循
环钻井方式相比有着很大的区别。国内外关于气体 反循环钻井技术和机械研究都还处于研究阶段。本 文将根据具体的工程对象确定一种适合空气反循环 钻井的钻头结构参数。
１钻头设计模型
根据收集到的大庆油田徐深区块相关地层资料 和正循环牙轮钻头在该区块的使用资料以及反循环
钻井工艺的要求设计开发了直径 １５．９ｍｍ的空气反 循环钻头。钻头设计模型外观如下图１和图２所示。 图１中的钻头为仅有一个大小为 ５０ｒａｍ中心通 孔的反循环牙轮钻头；图２为含有三个大小为 ２８ｍｍ￣１］水眼，一个大小为 ５０ｍｍ中心通孔的反循 环牙轮钻头。钻头设计理论依据见参考文献。
２两种设计模型流场分析
２．１分析目的 了解两种不同钻头腔体结构的直径 ２１５．９ｍｍ空气反循环钻头的排屑情况，主要分析反
循环钻头腔体与环空流道内的流速分布，以及井底 附近的速度场。 ２．２计算模型 ２．２．１水力模型 在牙轮钻头实体模型的基础上建立水力模型， 井筒直径为２２５．９ｍｍ，合金齿与井底的距离为 ０．２ｍｍ，见图３。在建模过程中，为了提高网格质量 和计算效率，对钻头体中对流场计算没有明显影响 的几何特征进行了简化，如焊缝，储油孔、塞销孔 及牙轮上的背锥齿和副齿等。为了避免人口和出口
泵吸式反循环法成孔工艺
泵吸式反循环法成孔工艺
反循环回转法简介
反循环回转法成孔工作特点与正循环相反,泥浆由储浆池流入或注入钻孔,到孔底同钻渣混合,在真空泵与吸泥泵配合或在空气吸泥机、水力喷射泵的抽吸力作用下,混合物进入钻锥的进渣口,由钻杆内腔吸上,在从出水控制阀经胶管排泄到沉淀池,净化后到储浆池循环使用;
反循环与正循环相比,除了前述的钻孔进度较快外约快4～5倍,还有需用泥浆料粘土少土质如用清水护壁时可完全不用粘土、转盘所消耗动力较少、清孔时间较快等优点;
反循环的泵吸式与气举式比较：由于气举反循环是利用送入压缩空气使水循环,钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱压力差有关;孔浅时供气压力不易建立,钻杆内水流上升速度低,排渣性能差,如果孔的深度小于7m,则吸升是无效的；孔深增大后,只要相应地增加供气量和供气压力,钻杆内水流就能获得理想的上升速度;孔深超过50m后,即能保持较高而稳定的钻进效率;泵吸式反循环是直接利用沙石泵的抽吸作用使钻杆内的水流上升而形成反循环的;
下面只介绍常用到的泵吸式反循环回转钻成孔工艺;
泵吸式反循环回转钻孔的成孔工艺
反循环回转钻进的泥浆与供水设施：反循环回转钻进所需的泥浆沉淀池和储浆或供水池应设在钻机排浆渣口的同侧,与钻机的距离可根据地形决定,一般布置如图7-105;两池的总容积一般为钻孔完成后排渣体积的1.2～2.0倍; 净化后的泥浆经流槽进入钻孔,同时有泥浆或水从储浆池流入钻孔,使护筒内保持一定的水头高度;多余的泥浆或水则从钻孔的溢浆口流回沉淀池,经沉淀后流进储浆或供水池;
泵吸式反循环回转钻进的泥浆相对密度不宜过大,超过1.3时,泥石泵的抽吸能力降低,一般泥浆相对密度以1.1以下为宜;气举式反循环回转钻进的泥浆,因为反循环回转钻进的泥浆只起护壁作用,相对密度过大一是浪费泥浆原料如粘土、添加剂等,二是降低进度;
成孔工艺流程
1.钻机就位
基本上与正循环相同
2.开钻
为防止堵塞钻头的吸渣口,应将钻头提高距孔底约20cm～30cm,将真空泵加足清水为便于真空启动,不得用脏水,关紧出水控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭,打开真空管路阀门使气水畅通,然后启动真空泵,抽出管路内的气体,产生负压,把水引到泥石泵,通过沉淀室的观察看到泥石泵充满水时关闭真空泵,立即启动泥石泵;当泥石泵出口真空压力达到0.2Mpa以上时,打开出水控制阀,把管路中的泥水混合物排到沉淀池,形成反循环后,启动钻机慢速开始钻进;
空气钻井技术
1 空气钻井技术
为了节约钻井周期、优质高效打好LT1井,在一、二开钻井施工中采用了空气钻井技术,在实际应用中取得了非常好的效果。现将本井空气钻井技术总结如下:
一、基础数据：
LT1井设计井深6300米，目的层为飞仙关组鲕滩白云岩储层、长兴组生物储层。钻探目的：以飞仙关组鲕滩白云岩储层、长兴组生物储层为主要目的层。
二、空气钻前井眼准备
用660.4mm钻头试钻至井深56米,下508mm导管至56米.固井后钻水泥塞至井深52米。安装好旋转控制头后进行气举钻井液，将井筒内钻井液全部排完。然后对旋转控制头进行试压:静止试压4.0MPa,旋转试压2.8MPa。试压合格后拆排砂口挡板,安装排砂管线。向井内大排量注气干燥井眼，直到排砂口返出粉尘后开始钻进,钻达至井深：62米,为了提高钻速,起钻后换成空气锤。
三、设备：
1.气体钻井的设备
序号 名称 型号 参数 数量
1 增压器、供排气管汇 FY400 70.00m3/min
17 MPa 3台
2 空压机 XRVS 976 27.3m3/min 8台
3 地面配套管汇 1套
4 旋转控制头及井口流程 XF54-7.5/14 1套
5 胶心 Φ127mm 28套
6 胶心拆装架 1套
7 排砂管线 Φ273.05mm 100 m
8 六棱方钻杆及补芯 152.4mm 1套
13 水管线（软管） Φ50mm 100m
14 雾化泵 UBD 600l/min 1台
2.生产流程：
1）纯气体钻井流程 2
2）气体+泡沫钻井流程
四、钻具组合
由于空气钻进在地层微出水产生泥环、地层垮塌时易引起井下复杂,在钻进时采用塔式组合:
一开:Φ444.5mm空气锤/牙轮钻头+Φ229mm常闭止回阀+Φ228.6mmDC×5根＋Φ228.6mm无磁×1根＋Φ203mmDC×6根＋Φ165mmDC×3根＋Φ127mmDP
二开: Φ311mm空气锤/牙轮钻头+Φ275mm空气空气锤＋浮阀×1＋Φ228.6mmDC×5根＋Φ203mm无磁DC×1根+Φ203mmDC×6根＋Φ165mmDC×3根＋旁通阀×1＋Φ127mmDP＋旋塞×1＋回压阀×1＋Φ127mmDP
地热资源勘查方法及地热钻探施工技术探析
地热资源勘查方法及地热钻探施工技术探析
发布时间：2023-05-16T05:18:23.554Z 来源：《科技潮》2023年6期 作者： 郭充
[导读] 地热是天然能源，地球深处岩浆以及天然放射性物质在经过衰变之后快速释放的能量，地下水的深循环以及岩浆侵入，把深部的热量带到浅部形成地热能。
天津地热勘查开发设计院 天津 300250
摘要：地热资源主要指的是可以被人类和社会生产所运用的地球内部的地热能和地热流体。我国可以运用的地热资源类型，主要包含了天然流出的温泉，以及通过热泵技术和钻探技术等开发出来的地表层当中浅层的地热能资源，通过人工钻井的施工方法，可以对地表层
当中的地热流体以及干热岩体当中的地热资源加以有效的运用，这样可以为人们提供出更多的热能资源，实现了更高的社会经济效益，有
效推动了人类社会的快速发展。
关键词：地热资源；勘查方法；地热钻探；施工技术
1地热的定义及应用
地热是天然能源，地球深处岩浆以及天然放射性物质在经过衰变之后快速释放的能量，地下水的深循环以及岩浆侵入，把深部的热量带到浅部形成地热能。地热能具有规模较大、可再生以及清洁等优点，是一种很有发展前景的新型、可再生的战略能源，对环境几乎没有
污染。更重要的是地热能的开发利用能够有效优化当前的能源结构，改善环境质量、促进生产生活方式绿色转型。进入新世纪以来，地热
在发电、采暖、医疗、旅游等方面得到了广泛应用。随着石油、天然气等传统能源的日益枯竭，我国市场经济的快速稳定发展以及城乡一
体化建设的加强和人民生活水平的提高，对地热资源的需求也在稳步逐年增加，地热的开发利用势在必行。
2地热资源勘查方法
2.1高密度电法
高密度电法实际上是指高密度电阻率法，基于岩土在导电性上存在的差异，分析确定地下电流分布具有的规律和特点。该方法具有以下几方面特点：电极布设一次性完成，除了能减少由于电极设置造成的干扰与故障，还能为数据获取与自动测量打下良好基础；对不同的
空气反循环钻井井底流场模拟实验器的研制
第４Ｏ卷第３期 ２０１２年６月 煤田地质与勘探 ＣＱＡＬＧＥ０ＩｏＧＹ＆ＥＸＰ１０ＲＡⅡ０Ｎ ＶＯ１．４０ＮＯ．３ Ｊｕｎ．２０１２
文章编号：１００１．１９８６（２０１２）０３．００８６—０４
空气反循环钻井井底流场模拟实验器的研制
朱丽红 ，刘建林 ，涂建华 ，殷琨
（１．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛２６６５５５；２．中煤科工集团西安研究院， 陕西西安７１００７７；３．天津大港油田滩海开发公司，天津３００２８０； ４．吉林大学建设工程学院，吉林长春１３００２６）
摘要：井底流场是空气反循环钻井能否高效携岩和有效形成反循环的核心流场，而井底流场模拟
实验器是开展相应研究的关键设施和必要手段。基于反循环井底流场形成特点，设计了空气反循 环钻井井底流场模拟实验器装置，并对主要零部件的设计过程进行了详细分析。井底流场模拟实 验器可模拟不同切削具底出刃对应的中心孔压力变化；内喷孔与底喷孔不同组合情况下孔底流量
分配；及不同类型内管倾角变化对中心孔压力影响的实验研究。进而也可考察不同结构参数变化 对井底流场的影响，为空气反循环钻井井底工具的结构优化设计提供重要的理论和试验依据。
关键 词：空气钻井；反循环；井底流场；实验器
中图分类号：ＰＥ２４２ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００１．１９８６．２０ｌ２．０３．０２ｌ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｆｌｏｗ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ａｉｒ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ
ＺＨＵＬｉｈｏｎｇ ，ＬＩＵ Ｊｉａｎｌｉｎｚ，ＴＵ Ｊｉａｎｈｕａｊ，ＹＩＮ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＰｅＷｏ￣ｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５５５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｘｉ＂ａｎ ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐ，Ｘｉ＂ａｎ ７１００７７，Ｃｈｉｎａ； ３．ＢｅａｃｈＳｅａＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏｍｐａｎｙｏｆＴｉａｎｊｉｎＤａｇａｎｇＯｉｌｆｉｅｌｄ，砌 ｉｎ ３００２８０，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２６，Ｃｈｉｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｆｌＯＷ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｆｌＯＷ ｆｉｅｌｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｉｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｅｆｎｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃｕｔｔｉｎｇｓ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｆｌｏｗ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｉＳ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｍｅａｎｓ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ．ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｆｌｏｗ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｏｆ ａｉｒ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｗａｓ ｄｅ— ｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｔ— ｒｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｆｌｏｗ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｎｏｚｚｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｎｏｚｚｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｉｎｎｅｒ ｔｕｂｅ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｈｏｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ．ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｆｌＯＷ ｆｉｅｌｄ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｔｏｏｌｓ ｆｏｒ ａｉｒ ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｒｅｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ；ｂｏｔｔｏｍ ｈｏｌｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａＤｐａｒａｔｕｓ
岩溶地下水勘查气助正循环钻探技术应用研究取得多项创新性成果
８ 行业资讯 第９卷第５期
进粘土层、砂层、卵石层和中风化岩石层；选用了
德国力士乐、林德进口液压元件、意大利戴纳密科 减速机，实现了系统的高可靠性，为钻机连续施工
和施工质量提供了有力保障。
超大型ＹＴＲ３００旋挖钻机实现销售后，宇通重 工旋挖产品链条再次延伸，两大类１５种型号的系列 产品满足了高中低端用户的不同需求。据悉，宇通
重工不断满足超大桩径、桩深施工要求而推出的“超
大型旋挖钻机系列”将使最大成孔直径达到３ｍ、桩 深超过１００ｍ，并且具备高速甩土功能。
美国查尔斯公司与北京土行孙公司成立合资企业
本刊讯，日前美国查尔斯机器制造公司（ＣＭｗ） 与北京土行孙非开挖技术有限公司（ＴＸＳ）签署了在
北京成立合资企业的协议。ＣＭＷ的执行总裁Ｔｉｆ—
ｆａｎｙ Ｓｅｗｅｌｌ－Ｈｗａｒｄ说，“这次合资巩固了我们在中 国以及其它新兴市场的地位，这项投资是我们全球
战略的重要一步”。 美国查尔斯机器制造公司是美国公认的地下施
工设备制造行业的领军者，自１９４９年成立以来一直
致力于专门设计和制造优质的地下施工设备，是世
界上唯一一家整机和零部件全部自己生产的制造 商。产品包括开沟机、水平定向钻机、振动犁、以及
性能完备的导向探测系统。这些设备设计先进、使 用方便、可靠性高，广泛应用于各种公用管线的施
工，如动力电缆、通讯电缆、自来水管道和天然气管
道等的铺设、环境治理、喷淋系统、灌溉系统的施工。 该公司可提供品种齐全的非开挖设备及器具，包括 水平定向钻机、气动矛、胀管器、钻具、导向系统、泥 浆系统、真空挖掘机等，其中ＪＴ系列水平定向钻机
为一体式设计，结构紧凑、操作简便，高度自动化和
智能化，一直引领业内的技术潮流。 北京土行孙非开挖技术有限公司一直从事非开
挖定向钻进铺管技术研究开发、设备研制、工程施
工及技术指导等业务，是北京市海淀区科技园区 的高新技术企业，也是国内最先从事该技术专业
研发的民营企业。ＤＤＷ系列定向钻进铺管钻机