■羅輝　張華

（陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì)　陜西　安康725000）

氣舉反循環(huán)在地?zé)峋S修中的應(yīng)用

■羅輝張華

（陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì)陜西安康725000）

針對地?zé)峋S修中泥沙涌入，泥沙填埋段長，傳統(tǒng)的正循環(huán)難以清除泥沙的問題，采用氣舉反循環(huán)技術(shù)攜帶泥沙能力強(qiáng)，清除效果好，且在施工中，環(huán)空只有循環(huán)液，泥沙經(jīng)由管柱內(nèi)排出井外，確保了施工中的井下安全。該技術(shù)是地?zé)峋S修中清除泥沙非常有效的方法。

地?zé)峋畾馀e反循環(huán)地?zé)峋S修

1　工程簡介

咸陽海泉灣地?zé)峋ㄐ拢┪挥陉兾魇∠剃柺惺兰o(jì)大道中段，該井建于2006年8月，井深3315.24m,成井后井口涌水，涌水量121.03m3/h，井口水溫100°C。2013年以來，該井反復(fù)出現(xiàn)水溫下降、水量減少、連續(xù)燒壞水泵電機(jī)、直至抽不出地?zé)崴惹闆r。2014年5月咸陽源泉水利工程有限公司對本井600m以上進(jìn)行了鋼絲刷洗井、活塞洗井、空壓機(jī)振蕩洗井、打撈異物、井下電視檢測等修井作業(yè)，據(jù)修井資料判斷該井600米以下、濾水管以上井管破損或錯(cuò)斷，導(dǎo)致外部沙石、泥漿涌入，填埋濾水管，對上部形成浮沙層阻隔，致使該井不能取水。

我單位受咸陽海泉灣有限公司委托，對該井進(jìn)行維修。在用3NB/1300泥漿泵正循環(huán)通井至910m時(shí)循環(huán)液漏失，只進(jìn)不出。經(jīng)測井解釋顯示套管在900.85m-901.56m處有40mm寬的條狀破損，管外泥沙由此涌入井內(nèi)，井管內(nèi)901.56m以下全為泥沙填埋，致使水井無水。

在用油井水泥堵漏后，采用氣舉反循環(huán)清除井內(nèi)泥沙，氣舉反循環(huán)清沙作業(yè)深度自901.56m至3194.92m，本次施工中運(yùn)用氣舉反循環(huán)超深、超長井段清沙達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2　水井資料

地?zé)崴畬樱?/p>

該區(qū)域熱儲層段有張家坡組、藍(lán)天灞河組、高陵群組。該井開采層段為高陵群組。

（1）張家坡組熱儲層段：井深1511.6-1892.0m，熱儲層共16層62.1m，單層厚度一般2.5-4.5m，最厚9.8m。

（2）藍(lán)天灞河組熱儲層段：井深1892.0-2796.0m，熱儲層共45層252.1m，單層厚度最大10.9m，一般4.0-9.1m。

（3）高陵群組熱儲層段：井深2796.0-3355.0m，熱儲層共38層173.5m，單層厚度最大9.4米，一般2.6-8.2m。

3　反循環(huán)主要設(shè)備

（1）井架（型號AL125/32，參數(shù)125T）；（2）游動滑車/大鉤（型號YC120/DG120，參數(shù)120T）；（3）天車（型號TC12-5，主要參數(shù)120T）；（4）鉆機(jī)（型號GZ-2600，主要參數(shù)115KN/單繩）；（5）空壓機(jī)（型號蚌埠WF—10/60，主要參數(shù)10m3/min.6MPa，150kw）；（6）反循環(huán)鉆桿（型號Φ114mm雙壁，主要參數(shù)450米）。

4　氣舉反循環(huán)處理工藝

4.1氣舉反循環(huán)工作原理

氣舉反循環(huán)是空壓機(jī)將壓縮空氣通過雙壁氣水龍頭、雙壁主動鉆桿、雙壁鉆桿的內(nèi)管和外管之間的環(huán)狀間隙從混合器處噴入內(nèi)管，形成無數(shù)小氣泡，氣泡一面沿內(nèi)管迅速上升，一面同時(shí)膨脹，從而產(chǎn)生氣舉作用。由于壓縮空氣不斷地進(jìn)入循環(huán)液，在混合器上部形成低比重的氣水混合液，而井中的循環(huán)液比重大，根據(jù)連通器原理，內(nèi)管的氣水混合液在壓差作用下向上流動，把井底的泥沙連續(xù)不斷地帶出地表，排入沉淀池。沉淀后的循環(huán)液再流回井中，經(jīng)井底進(jìn)入鉆桿內(nèi)補(bǔ)充循環(huán)液的空間。

4.2混合器下入深度

理論上按照每1MPa壓力氣舉98m計(jì)算混合器的下入深度。本次施工所用空壓機(jī)額定壓力為6MPa,排氣量為10m3/min,理論上混合器可下至588m，而在實(shí)際工作中，混合器下至330m時(shí)，空壓機(jī)出現(xiàn)反復(fù)憋壓，既接完單根空壓機(jī)開始工作，至空壓機(jī)排氣壓力升到4.5MPa時(shí)，循環(huán)液從排水口噴射出來，空壓機(jī)工作壓力逐漸降低至1.8MPa，噴射結(jié)束后，壓力又開始升高至4.5MPa再次噴射，如此反復(fù)，無法正常建立反循環(huán)，經(jīng)多次試驗(yàn)，最后確定混合器下入范圍為95米至320.5米。隨著混合器下深的增加，空壓機(jī)輔助工作時(shí)間（表1）加長（接完單根，空壓機(jī)開始啟動到排水口返水）：

表1　井身2892.87m時(shí)空壓機(jī)工作時(shí)間

4.3氣舉反循環(huán)施工

在反循環(huán)管線、管柱連接好后距沙面2米時(shí)啟動空壓機(jī)，在出水口有穩(wěn)定的循環(huán)液流出時(shí)再下放鉆具，下放速度根據(jù)出水口返出泥沙量而定，如果返出泥沙量太多易堵塞管柱，應(yīng)減緩下放速度，如果返出泥沙量太少或沒有，說明下放速度太慢，影響施工效率。在方鉆桿下放到底后，觀察出水口沒有泥沙時(shí)方能進(jìn)行接單根作業(yè)。施工中如有較大的礫石（或巖屑）流出，應(yīng)延長循環(huán)時(shí)間。反循環(huán)施工撈出大量的礫石，撈出泥沙約53m3。

5　氣舉反循環(huán)鉆頭

隨著井深的增加，混合器以下管柱也隨之加長，管柱和鉆頭經(jīng)常堵塞，解堵無效只能起鉆排堵，增加了人工勞動強(qiáng)度和無效的輔助時(shí)間。在對鉆頭經(jīng)過改進(jìn)后，加工了筒裝刮刀鉆頭，在近水口處加開了四個(gè)防堵孔。筒子內(nèi)徑108mm,大于吸程管內(nèi)徑（56mm），泥沙經(jīng)過筒子緩沖后均勻上行，不易堵塞管柱。防堵孔防止了泥沙涌向鉆頭水口而堵塞鉆頭。此鉆頭在使用后至該井清沙結(jié)束未出現(xiàn)管柱和鉆頭堵塞現(xiàn)象。

6　氣舉反循環(huán)操作注意事項(xiàng)

（1）下鉆或接單根前應(yīng)對雙壁鉆桿密封圈進(jìn)行檢查、更換，清除絲扣污物，內(nèi)管臟物，并涂絲扣油。

（2）在下鉆距井底2m時(shí)，先開動空壓機(jī)，待排水口出水后再緩慢下放鉆具，以防井底沉積物突然堵塞鉆頭使循環(huán)液停止。

（3）應(yīng)根據(jù)排渣情況，控制鉆具下放速度。

（4）在正常反循環(huán)工作中如遇排水口突然不返水、或時(shí)大時(shí)小、以及間斷返水、空壓機(jī)工作壓力降低、排水口只冒氣不出水的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查鉆具，用測量內(nèi)管水位方法判別，如果內(nèi)管與環(huán)空水位連通應(yīng)檢查混合器以上鉆具及氣水籠頭的密封情況，否則檢查混合器以下鉆具及鉆頭是否堵塞，如果堵塞，可將鉆具提離井底上下串動，或向鉆具內(nèi)灌滿水后重新啟動空壓機(jī)解堵，或用泥漿泵正循環(huán)解堵。若處理均無效時(shí)，應(yīng)及時(shí)提鉆檢查。

（5）在接單根或起鉆前應(yīng)先待循環(huán)液中泥沙排凈后再?？諌簷C(jī)。

7　結(jié)論

運(yùn)用氣舉反循環(huán)清除井下泥沙，克服了傳統(tǒng)正循環(huán)施工泥沙沉淀帶來的卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)井下干凈，無泥沙殘留，是地?zé)峋S修中通井、清除泥沙的有效方法。維修3000m以上的地?zé)峋?，如果采用傳統(tǒng)正循環(huán)，泥漿泵需配備880kw的動力機(jī)，而本次施工所用空壓機(jī)的動力機(jī)為150kw，較之正循環(huán)大大的降低了燃油成本。

在氣舉反循環(huán)施工中，循環(huán)管線的密封是建立反循環(huán)的保證，本次施工用的雙壁鉆桿內(nèi)管是用兩個(gè)O型密封圈密封，每次接單根或起下鉆時(shí)都要仔細(xì)檢查、更換，這就增加了一定的輔助時(shí)間，因此改進(jìn)內(nèi)管密封可以提高氣舉反循環(huán)的效率。

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F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-4-2

羅輝（1969～），男，副總工程師，探礦工程師，鉆探工程專業(yè),研究方向?yàn)槭豌@井、水文鉆井和固體礦產(chǎn)鉆探等工藝技術(shù)管理。