气举反循环工艺在红菱煤矿瓦斯抽放井中的应用

田忠福

(东北煤田地质局一O三勘探队，辽宁 辽阳111000)

1 工程概况

沈阳煤业(集团)有限责任公司，根据煤矿建设需要，决定在沈煤集团红阳三矿劳动服务公司院内钻掘一口大井径瓦斯抽放立井。该工程经过招投标，沈煤集团决定由东北煤田地质局一○三勘探队承建施工。工程概况如表1。

表1

2 地质概况

本项工程为沈煤集团大井径瓦斯抽放立井，根据实钻资料与收集资料对比，所见地层由第四系、侏罗系、二叠系、石炭系地层组成。地层比较稳定，未出现卡钻、埋钻、坍塌、漏失等现象。地层系统由上至下概述如下:

2.1 第四系(Q)

主要为沙、沙砾、砾石夹少量粘土、亚粘土、亚沙土及淤泥组成。

2.2 侏罗系(J)

主要为粉砂岩、安山岩、凝灰岩和砾岩组成。

2.3 二叠系(P)

主要岩性为砂岩、泥岩、辉绿岩，夹有薄煤层、天然焦和石灰岩。

2.4 石炭系(C)

所见主要岩性为砂岩和粘土岩，夹有薄煤层和天然焦。

由于本工程为全井无芯钻进，故未对地层进行详细划分。

3 气举反循环工艺原理

气举反循环是用压风机将压缩的空气通过供气管、气水龙头、双臂主动方钻杆、双臂钻杆的环状空间送至钻柱中的混合室，然后进入钻杆内，使其与钻杆内钻井液及岩屑岩粉混合，形成了比重小于钻井液的混合物，使钻杆内液柱压力降低，在钻杆内外形成压力差;在钻杆柱外侧钻井液压力的作用下，钻杆内的混合物上升，经排渣管排出孔外送至振动筛，将岩屑岩粉分离出来后冲洗液经渠道回到口内。

4 气举反循环的优缺点

4.1 气举反循环的优点

1)气举反循环的冲洗液上返流速快，能携带大粒径的岩屑，减少了钻头重复作业，提高了钻进效率和钻头的使用寿命;同时携带到地表岩屑可作为鉴别地层的岩样，达到了连续取芯的目的，提高了纯钻进时间。

2)与泵吸反循环和射流反循环相比，气举反循环可用于较深的钻孔。目前我国采用该技术钻井的最大井深已经超过3 000m。

3)如果地层稳定不易垮塌，气举反循环可以直接用清水或地下水作为冲洗液，简化泥浆系统，同时也达到了洗井的效果，大大降低了成本。

4)气举反循环钻进井眼平直，不易堵塞，上返的混合物不经任何工作机械，设备磨损小。

5)气举反循环钻进时，冲洗液携带的岩屑岩粉从钻杆柱内上返到地表，不和井壁接触，岩屑岩粉不会渗入可采层位，因此不会堵塞和污染开采层。

6)气举反循环钻进成井质量好、辅助时间少、劳动强度低。

4.2 气举反循环的缺点

1)孔深小于7m(理论值)时，气举反循环不能实现，因为孔深较浅时，孔中形成不了上返流体所需的最小压力差。在实际生产过程中建议孔深超过30m时再采用此方法钻进。

2)气举反循环钻进所需的钻具复杂，钻具重量较大，因此对钻塔、天车等设备要求高。

3)气举反循环钻进所使用的双臂钻杆(风管)内管密封圈磨损快，要经常检查其密封性。建议在换密封圈时，在密封圈所在位置涂抹黄油，减少磨损，提高密封圈的使用时间。

5 钻井设备及型号

5.1 主要设备及型号

5.2 其他设备

(1)泥浆净化、循环处理系统

(2)配电系统及辅助设备

(3)KST－2000型地质自动钻时仪

(4)100T指重表及死绳固定器

6 施工注意事项及解决措施

6.1 开孔时不能采用气举反循环

孔深小于7m(理论值)时，气举反循环钻井工艺不能实现，因为孔深较浅时，孔中形成不了返流体所需的最小压力差。

解决措施:开孔时采用冲击回转钻井工艺，钻至基岩层，下如表层套管后采用气举反循环钻井工艺。

6.2 密封圈的使用

气举反循环钻进所使用的风管内管接头处的密封圈磨损较快，要经常检查其密封性。

解决措施:在密封圈所在位置涂抹黄油，减少磨损，提高密封圈的使用时间。

7 工程总结

气举反循环钻进时，钻速钻压要小于同等条件下的正循环钻进，防止堵钻;在起钻时，应将钻具稍稍上提并循环，当钻井液中基本不含岩屑时方可起钻;下钻时，当钻头距井底3～5m时送风循环、缓慢下放至井底。

本次施工的辅助时间较多，主要是维修风管、空压机等易损部件，因此建议现场应配备两台空压机，风管等易损部件应准备充。

[1]周金葵，李效新.钻井工程[M].北京:石油工业出版社.2007.

[2]李诚名.新编石油钻井工程实用手册[M].北京:中国知识出版社.2006.