地热钻井中悬挂式独立内管气举反循环的应用研究

周 乐

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

地区内深部热储层的开发力度十分关键，直接关系到开发效果。地热钻井技术中，传统的工艺技术存在一定的问题，如钻井难度相对比较大，经常出现钻井泄漏等，影响到钻井工艺应用效果，不利于钻井技术管控。在当前技术的应用下，气举(空气) 反循环技术是采用双壁钻杆来形成双通道，但技术应用造价成本相对比较高、钻井效率也不够明显，影响到钻井效果。本文研究的悬挂式独立内管气举反循环，具有使用方便，成本低的特点，适合在地热钻井中推广应用。

1 悬挂式独立内管气举反循环结构

悬挂式独立内管气举反循环模块十分关键，是现代地热钻井工程重要的技术，也是对传统管气举反循环技术的反应。在该技术的应用中，将传统的双壁钻杆改变成独立的内管，并通过独立内管与正循环钻具结构相配合，形成具有反循环功能的双通道结构。

悬挂式独立内管气举反循环主要结构包括：弯头法兰、轴承组、外壳体、水龙头、进气管、水龙头法兰、返液弯管、内管、混合器、正循环钻井水龙头、钻杆、钻头等。通过各种结构的联系和设计，可以提升结构设计效果。

2 悬挂式独立内管气举反循环工作原理

2.1 工作原理分析

悬挂式独立内管气举反循环应用在实际工艺中非常关键，它能够提升技术的应用效果。在空压装置压缩过程中，空气通过管线进入到钻杆中，钻杆内的空气推动混合器形成气液两相状态，在压差作用下，沿内管上行。此时，钻头钻进产生的岩屑沿钻杆上行至混合器处，并形成气液固三相状态，然后沿内管返出液管线排出。经过分离后，钻井液从井口返回到钻杆与钻孔的环空。

2.2 各功能设计分析

在悬挂式独立内管气举反循环装置应用中，各项结构的设计都非常关键，它们提升了钻井工艺的设计效果，确保技术设计应用更加合理；同时，在内管悬挂、内管，以及混合器的改造，都是非常重要的内容。表1为悬挂式独立内管气举反循环装置各模块名称及功能。

表1 悬挂式独立内管气举反循环结构功能设计

表1(续)

3 具体应用案例分析

地热钻井部工艺实施非常关键，能够最大程度地提升钻井工艺效果。

1)地热井情况分析

本次研究的地热井为一采一灌 2 口地热井，设计目的层为A山二段热储层。但是，发现地层存在漏失现象，选择传统循环工艺失去效果，所以设计采用反循环工艺。

2)地层情况介绍

本次钻井主要包括四段。其中，第一段钻井井段0～1234.2 mm，段长达到 1234.20 mm，钻头直径为 444.5 mm，套管外径达到 339.7 mm，套管外径为 339.7 mm，壁厚设计为 9.65 mm；第二段钻井井段1234.2～1833.88，段长达到 599.68 mm，钻头直径为 311.2 mm，套管外径达到 244.5 mm，套管外径为 339.7 mm，壁厚设计为 8.94 mm；三段钻井井段1833.88～1852.58 mm，段长达到 18.7 mm，钻头直径为 215.9 mm，设计正循环工艺；第四段井段长度为 841.41 mm，钻头直径 215.9 mm，设计反循环模式。

3)反循环系统安装

在本次反循环技术安装过程中，针对反循环技术进行合理的安装控制，缺号钻井工艺应用合理。图1为具体的反循环安装技术流程总结。

图1 反循环钻井安装流程

4)钻进效果分析

在实际的钻井控制过程中，实际四段钻井井段2558.05～2693.99 mm,进尺 135.94 mm，内管下深达到 651 mm，沉没比0.71，气压控制为4.2～4.8 MPa，钻压控制为40～80 kN，最后冲孔时间为 58.53 h。在钻孔完成之后，采用反循环工艺，极大程度上提升了钻井的效果[1]。

通过技术参数分析发现，纯钻时间与冲孔时间比得到较大提高，说明冲孔时间明显减少，钻进效率明显提高。为了最大程度地提升钻井应用效果，还针对反循环模式进行了改变，主要针对钻具结构、进行转变。单壁钻杆将原来的 127 mm 钻杆用 89 mm 钻杆代替，减小了钻井液通过钻具的过流面积，增加了钻井液上返流速；通过对钻井模式的有效转变控制，确保工艺更加合理，提升了技术应用效果[2]。

采用反循环工艺技术，不仅能够提升钻井的效率，同时也能够提升地热钻井的安全性。实际的钻井工艺应用过程中，采用反循环工艺控制了钻漏事故的发生。通过对钻漏问题的有效控制，能够在最大程度上提升钻漏控制效果，确保技术应用更加合理，能够提升钻井效率。本井三开采用反循环工艺，减少了地层严重漏失问题，控制了钻井工艺的安全性，确保钻井工作合理有效，提升了技术的应用效果[3]。

4 结语

本文针对悬挂式独立内管气举反循环技术进行了分析研究，简要阐述了钻井工艺结构，并且在技术应用后，针对XX井进行了分析，其技术的效率和应用安全性都非常重要，证明该技术符合钻井工艺标准，值得在地热钻井中推广应用。