正循环回转钻机与反循环回转折的区别是什么 (正循环回转钻机与反循环回转钻机的优缺点)

文章编号：15656 电话销售 2024-07-06 正循环回转钻机与反循环回转折的区别是什么

正循环是冲洗液由泥浆泵经过钻杆送入孔底，再从孔底从孔内上返到低空；反循环的冲洗液刚好与正循环的路由同样。

普通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，随泥浆回升而溢出，经过沉浆池积淀污染，泥浆再循环经常使用。

井孔壁靠水头和泥浆包全。

[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积淀池中污染，再供经常使用。

因为钻杆内径较井孔直径小得多，故钻杆内泥水回升比正循环快4~5倍，在桥梁钻孔桩成孔中处于主导位置。

反循环钻在软塑土、松懈的沙、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）不过后很易出现坍塌。

关键是泥浆循环模式不同，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出口，再注入旋转空心钻杆头部，经过空心钻机不时流到钻头底部排出，旋转中的钻头将泥浆润滑，并将泥浆分散到整个孔底，携同钻碴浮向钻孔顶部，从孔顶溢排低空上泥浆槽。

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间接注入钻孔周围，泥浆下达孔底，经钻头拌和使孔外部浆液平均到达扩壁，润滑钻头，浮起钻碴，此时紧缩空气不葬送入水龙头，经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。

反循环盘旋钻机上班原理及施工工艺流程？

1、反循环盘旋钻机上班原理：泥浆（冲洗液）从钻杆与钻孔之间注入，随着钻杆喷气削土，因为管径比孔小很多，所以泥浆加削上去的土渣等极速从钻杆内排出低空，进入泥浆积淀池处置后，可循环经常使用

2、工艺流程：放线清表，桩机就位埋设护筒，钻进，注入泥浆

万米超深孔与延续循环钻井技术

万米超深孔面临着孔底高温高压工况（m超深孔孔底温度最高可达360℃，压力最大可达200MPa），由此带来泥浆、孔底能源钻具、井壁稳固性、钻杆柱等一系列难题。

延续循环钻井系统是环球钻井界近年来出现的一项新技术和新装备，该技术在接单根时，仍坚持钻井液的延续循环，可清楚降落钻孔中温度，大大提高上述各项技术的实用性，同时，可有效防止接单根时因为停泵和开泵惹起的井底压力动摇和岩屑沉降；在整个钻进时期，成功了稳固的当量循环密度和不连续钻屑排出，片面提高了井眼品质和清洁度，可大幅度缩小钻井意外，提高钻井作业的安保性与经济性，对万米超深孔钻探施工具备十分关键的意义。

延续循环钻井系统是成功延续循环钻井技术的关键技术，其综合了机、电、液、控制一体化等多学科技术，关键是应用服务器腔体总成闸板的开合，构成和控制服务器高低密封腔室的连通与隔离，与分流管汇配合，成功密闭腔室内钻井液通道的分流切换，实如今接单根中钻井液的不连续循环；应用能源钳、平衡补救装置和腔体背钳的协同举措，实如今密封腔室内钻杆的智能上卸扣操作。

3.1.1 国际外钻研现状

1995年，Laurie Ayling首先提出了延续循环钻井（CCD）的概念，即在接单根时期坚持钻井液的延续循环，并放开了第一项专利；1999年，荷兰Shell NAM公司经过定量危险剖析得出论断，延续钻井液循环将使非作业钻井时期减半，每口井作业老本可节俭100万美元；2000年，延续循环钻井联结工业名目开局运转，该方案由Maris公司治理，并取得了ITF的资助和由Shell、BP、Total、Statoil、BG和ENI组成的“工业技术联结组织”的允许；2001年，名目选用Varco Shaffer作为设施制作与供应商介入研制。

2003年，BP公司在美国Oklahoma的陆上井对一种延续循环系统样机启动了现场测试并取得了成功，随后开局了工程样机的设计和制作。

2005年，在意大利南部的Agri油田以及埃及海上的PortFouad油田，ENI公司成功成功了延续循环系统的商业化运行。

2006年至2008年，Statoil公司在北海油田应用延续循环系统钻成了6口井，均取得了渺小的成功。

经过近10年的开展，目前国外延续循环系统已进入推行运行阶段，在ENI和Statoil公司取得清楚成功后，BP、BG和Shell等公司也正在思考初次经常使用此项技术。

国际关键是中石油钻井工程钻研院自2006年起跟踪这一技术，并开展钻研，经过多年的技术攻关，2012年4月9日，在中石油钻井工程钻研院与渤海钻探钻井技术服务公司联结建成的迷信实验井上，该院研发的延续循环钻井系统样机模拟实验环节中，样机基本举措成功成功，但系统的控制精度、牢靠性还存在较大疑问，样机在关键技术上还需进一步攻关钻研。

3.1.2 关键技术

从技术开展的成熟度和现场操作的安保性思考，研制延续循环系统应该是依据我国万米深孔钻探技术特点，开展具备自主常识产权的延续循环钻井技术。

延续循环系统是集机、电、液、控制于一体的先进钻井技术装备，要成功成功国产化指标，首先必定对系统的关键技术开展深化剖析和钻研。

延续循环系统的关键技术及难点关键包含以下几方面。

（1）高压动密封技术

在高压高温泥浆延续循环和钻杆静止（轴向、旋转）工况下，孔口衔接系统上半封闸板与钻杆之间会发生相对转动和轴向静止，因此闸板的动密封性能是一个关键疑问，目前国外产品在35MPa压力下每接40～50次钻杆就必定改换闸板。

（2）钻杆准确定位与衔接技术

钻柱与钻杆接头在无法间接观察的压力腔中成功接、卸操作，钻杆的位置由顶驱高低静止控制，下部钻柱的位置则由卡瓦与衔接器独特确定，如何坚持钻柱和钻杆的螺纹接头处在一个较为正当的位置，便于螺纹对中，是延续循环举措能否能顺利成功的关键，也是系统提高效率的关键。

（3）钻杆衔接螺纹与杆体包全技术

钻杆本体包全。

在上卸扣环节中，极易形成钻杆本体损伤；尤其是能源卡瓦部分，既要接受钻柱的重量，又要提供足够的上卸扣扭矩，使钻杆本体与卡瓦牙板之间的受力形态十分复杂，极易惹起钻杆打滑并损伤本体，甚至造成钻柱滑脱掉入井内。

钻杆接头的对接和旋扣均在密封腔内启动，操作人员无法间接观测到腔内状况，同时腔内的高压钻井液使接头螺纹接受很大的上顶力作用，假设操作不当，极易形成螺纹损伤，因此在接头对接和旋扣时，必定应用强行起下装置平衡钻井液上顶力作用，使螺纹啮合面上的接触力坚持适合值；另外螺纹润滑脂必定具备防冲刷才干，防止接头螺纹出现粘扣。

（4）泥浆切换分流技术

泥浆分流控制的关键是保障循环压力稳固、无扰动，因为立管与旁通管道之间存在压力差异，因此间接切换容易惹起泥浆循环压力的不稳固，同时高压泥浆也会对阀件发生冲刷和冲击作用。

因此，在切换前，必定先对高压一侧管道启动充填增压，消弭立管与旁通管道之间的压力差异，这样不只可以坚持泥浆循环压力稳固，同时也消弭了对阀件的不利影响，可有效提高阀件经常使用寿命。

3.1.3 钻研内容与简单方案

成功延续循环钻井技术的关键装置是延续循环钻井系统，延续循环系统控制较为复杂，安保牢靠性需要高，在研制环节中必定针对高压动密封技术、钻杆准确定位与衔接技术、钻杆衔接螺纹与杆体包全技术、泥浆切换分流技术等关键技术启动深化剖析和钻研。

课题的钻研可在充沛调研国际外钻研现状的基础上，比拟剖析典型的延续循环系统的结构，确定名目需开发的延续循环钻井系统关键由泥浆衔接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、能源系统等部分组成。

（1）钻研内容

关键钻研内容如下：①国际外泥浆延续循环技术情报调研与剖析；②泥浆延续循环控制流程制订；③泥浆延续循环系统实施方案（包含泥浆衔接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、能源系统等）；④关键部件仿真剖析钻研；⑤样机的总体设计与各部分设计钻研；⑥样机的制作与加工；⑦样机室内实验钻研与现场实验钻研；⑧延续循环配套钻探工艺技术与提升技术钻研。

参考设计参数为：上班压力≤35MPa，钻杆外径，最大扭矩9kN· m，泥浆流量≤1200gpm（75.7L/s）。

（2）钻研方案

泥浆衔接器可由3个相似防喷器的结构组成，每个结构体外部各带有一个密封板，其中下结构体中的是反向密封闸板，两边的是盲板。

最上部和下部的结构体中带有旁通和阀门，并衔接分流管汇装置，作为接单根时充压、卸压和坚持钻井液循环的通路；钻杆接卸机械手具备旋扣、紧扣及卸扣配置，同时在强行起下装置的驱动下能够高低移动，并带有能源卡瓦用于接受钻柱悬重，并提供上卸扣反扭矩；控制系统则为系统各口头部分提供举措驱能源与驱动指令，能源系统关键为液压站，提供驱动能源源。

针对泥浆联接器与分流管汇装置的钻研可在三重闸板防喷器基本结构的基础上，启动技术的变革，参与泥浆分流通道，并器重部分细节设计，新资料选型等处置高压动密封技术难题，设计新型压力防冲击结构设计，处置泥浆分流切换的扰动难题。

钻杆接卸机械手部分则经过优选控制元件、改良控制算法，保障钻杆与钻柱的准确定位、对中与衔接；经过改善卡瓦牙板接触条件与资料，改良螺纹润滑密封，缩小螺纹和杆体的损伤。

能源系统驳回液压驱动，模块化设计，并将手动与智能技术相结合，提高操作便利与牢靠性。

控制系统的逻辑控制信号关键是压力和位置检测，其中压力检测包含密封腔压力立管压力以及各口头机构上班压力等，而位置检测则是指闸板开合、泥浆阀开合、钻杆接头位置以及各口头机构举措位置等，经过冗余设计，确保逻辑控制信号的准确性和牢靠性。

3.1.4 钻研方案

课题钻研致力争取多方面允许，特意是争取国度或行业科研立项允许，方案用5年时期成功延续循环钻井技术国际外情报调研剖析、总体技术实施方案、关键技术与技术难点攻关，样机加工制作与装配、现场实验与提升等上班，经过延续攻关，开收回具备我国自主常识产权的、顺应万米超深孔的延续循环钻井技术，并到达现场中试经常使用需要。

2013年1月～2013年6月，成功延续循环钻井系统的国际外情报调研，对比剖析，提出延续循环系统开发的基本思绪；

2013年7月～2013年12月，成功连循环钻井控制流程制订，延续循环钻井系统总体方案初步设计，并成功部分关键子系统设计方案初步钻研；

2014年1月～2014年12月，成功延续循环钻井系统总体设计具体方案，各部分（泥浆衔接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、能源系统）具体设计方案（初稿），各关键疑问、难点疑问（高压动密封技术、钻杆准确定位与衔接技术、钻杆衔接螺纹与杆体包全技术、泥浆切换分流技术等）具体处置方案（初稿），成功延续循环系统总图、各部分图纸、计算等初稿；

2015年1月～2015年6月，成功延续循环钻井系统关键部分的仿真剖析钻研，成功延续循环钻井系统总体设计方案（实施稿），成功各分部分设计方案（实施稿），成功并经过总体方案和分部分方案关系的图纸、计算书（实施稿）；

2015年6月～2015年12月，成功延续循环钻井系统样机的加工，成功延续循环系统的室内实验方案设计，成功延续循环系统现场实验方案设计。

2016年1月～2016年12月，成功延续循环钻井技术关系室内实验与现场实验钻研，总结疑问，提出新的提升和处置方案，成功延续循环配套钻探工艺钻研；

2017年1月～2017年12月，依据提升方案启动整改，并结合屡次实验，成功钻研指标，撰写总结报告。

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