潜孔锤反循环钻探工艺在复杂地形中的运用

■贾文忠（河北省地矿局第二地质大队河北唐山063000）

潜孔锤反循环钻探工艺在复杂地形中的运用

■贾文忠
（河北省地矿局第二地质大队河北唐山063000）

潜孔锤反循环钻探的技术关键是如何能够形成稳定的反循环。在开钻前的准备阶段，刚开孔钻进以及加接钻杆后开钻时应调节风量和钻进参数，以保证反循环的形成。当反循环稳定形成后方可正常钻进，这样才能获得较高的岩心样采取率。不同地形情况下，其钻探的工艺措施也存在一定的区别，文章基于此，分析潜孔锤反循环钻探工艺在复杂地形中的运用。

潜孔锤反循环钻探工艺复杂地形

1　反循环的形成机理

为了能更有效的形成反循环，保证反循环钻进的顺利进行，创新研发了多喷嘴引射器式反循环钻头，这种钻头的结构原理能够使贯通式潜孔锤反循环取心钻进系统形成稳定、可靠的反循环，在工程实践应用中效果显著。但在极其复杂的地层条件下，也曾出现反循环形成不彻底、中心通道发生卡堵等问题，使反循环效果受到影响，甚至导致卡钻埋钻等孔内事故。为形成稳定、可靠的反循环系统，总结多年来潜孔锤反循环工程实践及多年不断的实验研究，经系统分析和研究提出以下技术措施：

双壁钻杆内管联结处不应存在台阶，即使为小台阶，也会导致气流流通不畅，台阶处产生涡流，而影响反循环的效果，甚至发生卡堵。双壁钻杆和双通道气水龙头的中心通道必须保证内平式结构，双壁钻杆内管采用插接式的连接方式，连接处及通道内部通畅平滑，无台阶和大凹槽，钻取出的岩心、岩屑、岩粉的孔内多相流体在中心通道内流动顺畅无阻，不发生岩心屑的卡堵而导致反循环的失效。专门研发的双通道气水龙头的内部流道也应平顺无台阶，并且有较长使用寿命，在岩心屑的高速冲刷下不易冲蚀磨穿，也不易产生岩心屑的堵塞。

钻进时效合理控制，不应盲目追求过高的钻进效率。过高的钻速会导致中心通道内岩心岩屑的浓度过大，造成反循环流体在中心通道流动不畅，阻力增大，使得反循环中心通道内的阻力大于外环状间隙的正循环阻力，使反循环失效。

钻进中有卡堵现象发生时，或极复杂地层条件下，可以选用防卡堵型反循环钻头，该钻头结构特点是在钻头底部内通孔一侧设有凸台，凸台上嵌镶球齿合金，阻止大直径或大块度岩心的进入，可有效避免或减少岩心堵塞引起的反循环失效。

继续不断创新新型结构的反循环钻头，不间断进行反循环钻头的理论研究、室内实验与测试研究，以适应各种复杂、极复杂地层条件、不同直径（包括26”以上大直径钻头）的钻孔需求，丰富潜孔锤反循环钻孔工艺方法，不断提高潜孔锤反循环钻探的工程效果。

2　复杂地层钻探工艺措施

2.1潮湿地层钻进

由于地层潮湿使得岩屑岩粉在地层水作用下形成泥领，将中心循环通道堵塞，使孔内钻取的岩渣、屑无法及时排至地表，造成风压急剧升高，潜孔锤停止工作。潜孔锤反循环钻进潮湿地层也会发生内通道堵塞问题。堵塞的时候通常会发现排出的流体介质量逐渐减少，岩粉岩屑变为颗粒状，最终不排渣，并伴有风压升高，潜孔锤停止工作。造成堵塞的本质是潮湿地层钻出的岩粉屑具有粘结性，当随着流体介质沿着中心通道向上运移的时候，与孔壁碰撞粘结，并越粘越厚，最终堵死。堵死的位置常发生在潜孔锤贯通孔或底部的第一、第二根钻杆处，另外地面排渣管处因管径大，流速低，固体颗粒易沉降，也会发生堵塞。解决潮湿地层堵塞问题的技术措施：

（1）判断已钻到潮湿地层。当发现排出通道排出的岩粉岩屑比较少，用手抓可成团状，证明已钻至潮湿地层。此时应连续钻进、大参数快速钻进，不停钻快速穿过该地层，停留时间长则易发生堵塞事故。（2）堵塞现象发生时，可先尝试采用连续强吹孔作业，钻具提离孔底并无需回转，通过气体介质体积流量增大，风速增高，吹开堵塞部分。另外钻具内通道在高速高温的热气流作用下，粘结在内壁上的泥领会逐渐失去水分，粘结性降低，经一段时间后形成小岩粉球排出地表。（3）尝试直接向孔内注水，稀释粘结的泥领，解除堵塞。（4）内注入泡沫剂，形成雾化钻进或泡沫钻进。控制好注入量，一般不会影响潜孔锤的工作性能，也能对解除堵塞起到很好的作用。

2.2严重破碎、漏失地层钻进

在极破碎、大裂缝、多溶洞、极松散等地层，由于空隙或空洞致使地层严重漏失，由钻头底部排出的气体会进入到空隙或洞室中而不会全部进入到钻具中心通道，使反循环不彻底甚至中断。此类地层，最好选用内喷射孔防漏型反循环钻头，这种钻头只留有少量底喷孔，潜孔锤工作后排出的大部分（3/4以上）废气直接经内喷射孔斜向上喷入反循环中心通道，并对孔底构成抽吸形成反循环排渣屑。

由于破碎地层孔壁掉块、卡堵时有发生，所以应选用防堵型反循环钻头，防止钻头内孔通道堵塞造成反循环失效。与此同时。在钻进参数上应当减小供风量，降低冲击功和冲击频率，以减轻对地层的扰动。

尽可能选用外平式钻具结构，避免变径，即使孔壁坍塌掉块也不容易发生埋钻事故，保证钻进能够正常进行。严重破碎地层通常也是严重漏失地层，所以选择防漏型兼防堵型反循环钻头是可行的。

2.3钻进遇阻、卡钻及埋钻的处理和预防措施

极破碎的地层通常都有探头石，如果是孔壁探头石引起的埋钻事故，预防要比处理更为重要，防患于未然，应尽量避免事故的发生。钻进过程中，当感觉有卡堵迹象时，应当及时进行强吹孔排除卡堵，或换用正反接头实施正循环吹孔，使得沉积的岩屑岩粉、探头石等能够及时解卡，防止造成卡钻和埋钻。当钻进遇阻，可尝试提拉并回转钻具，利用潜孔锤上接头上的合金刃齿切削和扫除卡堵物。为防止卡埋钻事故，应采取以下预防措施：

（1）钻进一段时间应将钻具提离孔底，实施强吹孔工艺，将孔底粘附在孔壁上的岩粉抽吸进入中心通道，减少岩粉在外环间隙堆积而发生卡钻。（2）接正反接头，把反循环切换成正循环，强力吹刷孔壁粘附的岩粉并排到地面。（3）在潜孔锤上接头处焊接合金刃齿，通过回转提拉钻具实施扫孔钻进，把孔壁粘接的岩粉切削下来，防止产生缩颈，并将切削下的岩粉正循环排至地面。（4）钻具的选择上尽量使用外平式结构的双壁钻杆，可以避免变径处岩屑岩粉堆积或孔壁掉块、探头石引起的卡钻。

一旦发生卡、埋钻事故，无法回转和上下提拉钻具时，可缷开地面钻杆，由心管内孔向孔内注水和泡沫，润滑钻具、稀释泥皮并软化沉积的岩粉，强力给风形成循环，回转并提拉钻具，逐渐排除孔壁的岩粉屑，为提拉钻具和解卡创造条件。

[1]刘成林,范柏江,葛岩,等.中国非常规天然气资源前景[J].油气地质与采收率,2009 (5).

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-1-200-1

贾文忠（1966～），男，本科，研究方向为岩心钻探。