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钢粒钻进的井底工作过程

钻井机在施工钻进时,向井底投以钻粒,由筒状钢质钻头在一定压力下回转,拖动碾压钻粒而破碎岩石的钻进方法称为钻粒钻进。钻粒可以由不同的材质制作,如铸铁、铸钢合金钢等,目前广泛采用的是切制钢粒,故称为钢粒钻进。下面小编为大家讲解一下钢粒钻进的井底工作过程。

选用钢粒钻进施工时、在岩芯管的下端接有钻粒钻头,钻头上开有水口,当在井底投有一定量的“自由”钢粒时。钻粒钻头就压在了这些钢粒上。因而,在钻进中钻头向下加一定的轴向压力,并做回转运动、同时冲洗液由钻头内间隙流经井底而转向,再由钻头外间隙上返流出,进行洗井。这样,井底的钻粒受钻粒自重、钻头压力、回转离心力以及冲洗液流的冲刷力等多种力的作用。在这些力的综合作用下,井底钢粒分布在钻头底部及钻头内、外环状间隙之中,钻头外部的钢粒将多于钻头内部的钢粒。但在钻头回转中,处在钻头水口部位的钢粒又落入水口,并在钻头的回转作用下。部分钻粒顺着水口的斜边进入钻头底唇下面,参与破碎井底岩石的钢粒之中。

水井钻机施工现场

水井钻机在钻进过程中值得注意的是,冲洗液流的大小决定着井底钢粒的分布状态,影响到钢粒能否及时地补充到钻头的底部。冲洗液流还有对外环间隙中的钢粒起到漂浮和分选作用,它把在钻进过程中磨小和磨碎而没有用的钢粒和岩粉(合称钻粉)冲洗出去,而把尚可继续使用的钢粒(工作钻粒)分选留下。所以,在钢粒钻进中,冲洗液流的大小先受到分选井底钢粒要求的限制,不能过大。而又十分明显的是,冲洗液流受此种限制,还要满足井孔冲洗的要求、特别是在钻杆柱环隙井筒内,冲洗液的上返流速还不能过小。因此,在粗径钻具的上端,还必须安置取粉管,以便沉淀钻粉,这就构成了钻粒钻进的一个特点。

在钢粒钻进中,每当回次进尺开始时,将一定数量的钻粒由钻杆内孔或在下钻前由井口投入井底(称为投砂)。然后调节水量,下放钻具,开始钻进。随着井底的钻粒不断破碎岩石、增加进尺。同时在内、外环隙中的钢粒对岩芯和井壁也会有磨削、导致岩芯变细、井壁扩大的不良作用,这种现象在钻进过程中虽应当力求减少,但难以避免。

水井钻机在施工过程中,钢粒不断地被磨小、磨碎、消耗减少,同时钻头唇面也在不断地被磨耗。当钻头水口减小到一定程度或绝大部分钢粒被消耗而使钻速大大下降时,回次钻程就应当结束。新的回次开始前,需要再投入钻粒和修整钻头、所以在钢粒钻进中,钢粒和钻头的消耗量很大。


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