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[专业知识] 钻井液循环系统 原理介绍和动画演示

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发表于 2012-4-6 11:04:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
介绍


          钻井液循环主要有 3 种方式,即全孔正循环、全孔反循环和孔内局部反循环。

          全孔正循环时,钻井介质由地面的压力泥浆泵或压风机泵入地面高压胶管,经钻杆柱内孔到井底,由钻头水口返出,经由钻杆与孔壁的环状空间上返至孔口,流入地表循环槽、净化系统或注入除尘器中,再由泥浆泵或压风机泵入井中,不断循环,如图 2-1(a) 所示。全孔正循环循环系统简单,孔口不需要密封装置,这种循环方式在各种钻探中得到广泛的应用。
          全孔反循环时,钻井介质的流经方向正好与正循环相反。钻井介质经孔口进入钻杆与孔壁的环状空间,沿此通道流经孔底,然后沿钻杆内孔返至地表,经地面管路流入地表循环槽和净化系统中,再行循环。

         全孔反循环又具体分为压注式和泵吸式两种方式。压注式 所用的泵类型与全孔正循环相同,但孔口必须密封,才能使钻井介质压入孔内,这就需要专门的孔口装置,它必须保证孔口密封,同时必须允许钻杆柱能自由回转和上下移动;泵吸式采用抽吸泵,将钻井液从钻杆内孔中抽出,进行循环。

         全孔反循环和全孔反循环比较,有以下特点和区别:

         (1)由于反循环钻井液从钻杆柱内孔上返至地表,流经的断面较小,因而上返速度较大,且过流断面规则,有利于在不大的泵量下将大颗粒岩屑携带出孔外,在大口径水井钻进、灌注桩钻进和空气钻进中,为了能较好地携带出岩屑,常采用全孔反循环洗井方式。

         (2)在固体矿床钻探中采用反循环方式,可将岩心从钻杆中带出地表,用以实现反循环连续取心钻进。

         (3)全孔反循环的流向与岩心进入岩心管的方向是一致的,可使岩心管内的破碎岩矿心处于悬浮状态,避免了岩矿心自卡和冲刷,从而有利于岩矿心采取率的提高。

         (4)在相同情况下,反循环所需的泵量比正循环小,因此对井壁的冲刷程度较小;同时,流动阻力损失也较小。

         (5)钻头旋转使破碎下来的钻碴离心向外,这与正循环在钻头部位的液流方向一致,而与反循环的流向相反。从这一点来看,正循环有利于孔底清碴。

         (6)压注式反循环所需的孔口装置复杂。

         (7)正循环和压注式反循环在井内产生的是正的动压力,即循环时井内的压力大于停泵时的静液柱压力;而泵吸式反循环恰恰相反,产生的是负的动压力,即循环时井内的压力小于停泵时的静液柱压力。

          全孔正循环和全孔反循环冲洗可以是闭式的(完全的循环,冲洗液经沉淀除去岩屑后重复使用)和开式的(非完全的循环,冲洗介质排出地表后即废弃)。闭式循环通常用于液体冲洗介质,而开式循环则大都用于气体介质。

        孔底局部反循环是正反循环相结合的洗井方式,一般是在孔底钻具以上的绝大部分为正循环,而孔底部分为反循环。岩心钻探中用得较多的喷射式反循环,是孔底局部反循环的典型例子。为了避免钻井液对岩心的冲刷,提高岩矿心采取率,此时钻井液由钻杆柱内孔送到孔底,经由喷反接头而流到钻杆柱与孔壁的环状间隙中,由于喷嘴高速喷出液流,在其附近形成负压,将岩心管内的液体向上吸出,从而形成孔底局部反循环。由喷反接头流入环空中的液流,一部分在负压下流经孔底,一部分上返携带钻屑至地表。

         钻井液循环是否能正常维持,客观上取决于钻孔是否发生漏失或反涌。特别是严重漏失会造成循环中断,钻进不能进行。而涌水或石油天然气的喷出也使正常循环破坏,甚至出现重大事故。对此应根据水文地质情况和岩层特性,采取防治措施。

动画演示


钻井液循环图(动画).rar (239 KB, 下载次数: 120, 售价: 3 金币)
发表于 2012-4-6 15:05:01 | 显示全部楼层
好贴啊,棒极了,很有用的啊!
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