气动潜孔锤钻进技术的运用 - 嘉匠机械

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气动潜孔锤钻进技术的运用

一、气动水井钻机工作时风量、风速和风压确定

气动水井钻机潜孔锤钻进时风量的确定,一方而要根据所用冲击器的性能而定、另一方而则要满足钻进所需的上返风速。因为岩屑在气流介质中因自身的黏度、密度和形状的不同而具有不同的悬浮速度,为使岩屑有效地排出井外、达到井底干净,就必须采用大于岩屑悬浮速度的上返风速才行、这也气动水井钻机潜孔锤钻进时的重要参数之一。除反循环气动潜孔锤钻进不受井径的限制外,正循环钻进风量在钻杆与井壁环状间隙中的上返流速,不少资料推荐值为15一30m/s。在钻杆直径与钻头直径相差较大时、潜孔锤在低气压下运转,常因气量不足,不能产生足够的气流速度,致使岩屑不能及时排出井外而堆积在井底。这也最容易出现埋钻,引发井内事故。

气动潜孔锤钻进技术的运用图片

气动水井钻机正确选择好风量、风速和风压的技术关键在于如何掌握好以下三种关系:

(1)空气能量和循环阻力的关系。

(2)上返速度和清孔效果的关系。

(3)介质密度和钻井条件的关系。

在解决好上述关系的同时,还要采取相应的技术措施,如增加供风量和供风压力;减小环流断面;有条件时可选择反循环气动潜孔锤钻进;合理选用冲击器型号;调整介质密度,采用气液两相介质循环,如采用泡沫剂、雾化以及共他充气介质等。通常的规律是在相同条件下,风压愈高钻速愈快,但随井深的增加压力也增大,如井深150m时需要消耗风压1.4MPa,井深200m时需消耗风压1.7MPa。此外,采用空气泡沫钻进消耗风压比纯空气增大约0.18MPa,如井深200m时用空气泡沫的冲孔风压为2.21MPa,而纯空气仅为1.7MPa,不同的冲孔方法对配备空压机能力要求也不同。另外,在富水情况下钻进,背压对潜孔锤风压每深10m要增加0.1MPa。

二、钻压的确定

从潜孔锤钻进的冲击碎岩原理分析,它主要靠冲击动载作用破碎岩石,气动水井钻进工作效率的高低.主要取决于冲击功的大小和冲击频率的快慢,钻压只是保证冲击功充分发挥作用的辅助力,过大或过小都会影响钻进正常进行。过大,则会引起钻具的振动、钻头过早的磨损以及合金齿脱落,增加回转难度;过小,则会影响冲击功的有效传递。因此,只需给潜孔冲击器提供适中的钻压即可一般为900——3000kg,而不必采用重型钻杆。

通常以石灰岩代表中硬岩层,花岗岩、玄武岩代表坚硬岩层,而以单位时间内进尺来衡量气动水井钻机潜孔锤的钻进效率,则推荐选用的钻压范围如下表所示。如果井内钻柱超表中所列范围,就应采取减压钻进。

气动潜孔锤钻压推荐值

气动水井钻机钻压推荐值

三、转速

气动水井钻机的潜孔锤钻进属于慢回转的一种冲击钻进方法,合理的转速选择,对钻头寿命乃至钻进成本至关重要。它主要与冲击器所产生的冲击功的大小、冲击频率的高低、钻头的形式以及所钻岩石的性质有关。气钻在潜孔锤钻进过程中,由于破碎下来的岩屑能够及时被空气清除,钻进时无切削和剪切作用,所以无须过快的线速度。

转速太快,对钻头的寿命不利,特别对研磨性较强的岩层,将使钻头外围的刃齿很快磨损和碎裂。如转速太慢,则将使柱齿冲击时与已有冲击破碎点(凹坑)重复,导致钻速下降。在常规情况下,岩石愈坚硬或钻头直径愈大时,愈要求采用较低转速。

在某些严重裂隙性岩层中钻进,有时为防止卡钻而采用增加转速的办法,但应注意有时卡钻是因为钻头已过度磨损,而增加转速会使问题更加复杂化。对于潜孔锤钻进时钻头合适的回转速度,应以获得有效的钻速、平稳的操作和经济的钻头寿命为前提。下表列出了不同地层岩性钻进时的经验数据,可供施工时参考。

潜孔锤钻进回转速度经验值数值

气动水井钻机回转速度经验数值

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