第七章 反循环取心LU-精品PPT课件

与无泵钻具相比，具有操作方便，劳动强度小，钻进效率高，孔底比较干净，埋钻事故少等优点，在硬脆碎地层中使用较多。

但是其缺点是反循环液流速度与被携带的岩粉量成反比。

随着冲洗液中岩粉的饱和，喷射装置的工作效率降低。

超过临界值时，喷射装置就停止工作。

此时冲洗液完全向上流送，可能导致烧钻。

因此，钻进产生大量岩粉的软的和中硬的岩矿层时，不用喷射式钻具。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心封隔式孔底反循环钻进通过人工阻隔，使冲洗液在孔底形成反循环。

弹性胶囊阻隔式当孔壁比较稳定光滑时，采用弹性胶囊封隔阻隔冲洗液流。

冲洗液使胶囊体积增大，封闭孔壁间隙，迫使冲洗液经过钻头水口，携带岩粉并推动岩心进入岩心管内。

在岩心管自由空间内液流运动速度降低，岩粉和岩心颗粒沉淀下来，而冲洗液则通过滤网和出水孔道进入钻杆与孔壁的间隙，返回地表。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心孔底阻隔式钻进含粘土夹层和松散沉积物的软弱岩矿层时，采用另种封隔式钻具。

此种钻具利用专门厚壁硬合金钻头起封隔器作用，双层岩心管结构。

厚壁钻头阻止冲洗液流向岩心管与孔壁之间的空隙，把绝大部分的液流引导到岩心管的内腔，并经过滤网和返水孔流到钻杆与孔壁的间隙返回到地表，而岩粉和岩心则滞留于岩心管内。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心空气升液式孔底反循环钻进空气升液的原理是把由进气管放入钻杆柱中定的深度，送入压缩空气。

钻杆柱内形成气水混合物，其密度低于钻杆与孔壁间隙中水的密度，在压力作用下，钻杆与孔壁间隙中的水经过钻头，携带岩粉和岩心进入岩心管内腔。

与其他孔底反循环钻具样，岩心钻具上部往往接有闭口式岩粉收集器，使上返冲洗液中重量较轻的岩粉汇集于收集器中。

该方法适用于钻进易溶岩矿层如岩盐以及在裂隙硬合金钻进。

喷射钻具钻进时，孔内必须干净。

若孔底岩粉过多，要专门捞取，否则易造成烧钻事故。

下钻到底前应先开泵冲孔，然后开车缓慢扫孔，以防岩粉或残留岩心堵塞。

钻进中不得停泵，否则岩粉沉淀造成自卡或堵塞进水通道。

使用泥浆时，粘度应控制在左右，以免影响喷射器工作性能。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喷反元件的作用及其尺寸的选择喷射反循环的效果与喷射元件的结构和几何尺寸有密切的关系。

喷反元件主要包括喷嘴混合室喉管扩散室等。

每个元件根据它的作用都有个合理的几何形状和尺寸，才能得到最好的喷反性能。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喷嘴作用将高压液流的压力能转变成动能。

高能量的液体通过它以后，应产生最大的动能以便在喷射器周围形成负压区，形成孔底的反循环。

对喷嘴的结构要求是阻力小，二是流速和流量大。

喷嘴尺寸的选择喷嘴直径，喷嘴的锥度，喷嘴大口直径，喷嘴长度。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喷嘴尺寸的选择喷嘴直径可按公式计算喷嘴直径与流量与流速有关。

当液流定时，越小流速越大，流速越大在定的范围内负压越高，喷反性能越好。

太小，特别是泥浆洗井时，易被岩屑堵塞，但太大，受孔径和水泵能力的限制，给水量增加到定值后，负压的增长趋于稳定，返水效率下降。

因此，喷嘴直径常用毫米几种规格。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喷嘴尺寸的选择喷嘴的锥度根据流体力学中管嘴出流理论，圆锥收敛形管嘴最好，理想的圆锥角为度度之间，其阻力最小，流速流量最大。

当压力大于个大气压时，取度度，喷嘴直径小或压力小于个大气压时，取度度。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喷嘴大口直径喷嘴与确定以后，为使喷嘴中的流速收缩不致过急而影响流量系数，喷嘴出口与上端进口，必须保持定的比例关系，般两直径的比值不得小于喷嘴长度按水力学介绍，当喷嘴收敛角度度时，最好的喷嘴长度为工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心混合室混合室的作用混合室是高速液流和被吸入液流混合的地方，并在这里进行能量传递或交换，而后起通过喉管。

所谓能量传递或交换，就是在两股液流存在压力差的情况下，高速液流失去能量，低速液流得到能量，最后二者达到相近的流速并起进入喉管。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心混合室尺寸的选择混合室收敛角为了减少两股流速相差很大的液流在混合时产生的涡流现象和能量损失，混合室的形状应选用收敛形的。

般选取的收敛角为。

混合室直径按经验般取混合室长度按经验公式工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喉管喉管的作用喉管是混合室与扩散管之间的段直管，是混合液流必经的通路。

其作用是使混合室流出的混合液流动均匀，形成较稳定的流动状态，以减少能量损失。

为此，其几何形状般采用圆柱形。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喉管尺寸的选择喉管直径喉管直径必须大于喷嘴直径，越大，返水性能越好。

但受孔径和射流能量的限制，不能太大喉管长度根据经验般选取工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第七章反循环钻进取心本章主要内容反循环钻进及其优点反循环取心钻进的类型原理及钻进工艺冲洗液孔底反循环钻进取心冲洗液全孔反循环钻进取心工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第七章反循环钻进取心定义凡是冲洗介质循环方式与传统的正循环方式相反的钻进方法皆可称为反循环钻进。

分为孔底局部反循环和全孔反循环两种。

与孔底正循环相比有如下的优点冲洗液反向循环，与岩心进入岩心管的方向致，避免了冲洗液对岩心的正面冲刷和液柱压力对岩心造成的挤夹和磨损，有利于岩心进入岩心管，减少流失和重复破碎岩心在岩心管呈悬浮状态，减轻相互研磨和选择性磨损，因此能够提高裂隙发育破碎性脆软硬不均的岩矿层取心质量。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心冲洗液孔底反循环钻进取心是指在钻进中借助于些特殊的器具，在孔内钻具总成的下部孔底部分形成反循环方式，而在在钻具总成的上部仍是正循环或无冲洗液循环，相对于全孔反循环，孔底反循环钻进取心具有钻具结构简单，般不需要特殊的辅助设备，机具轻便，成本低廉。

建立冲洗液孔底反循环的方法无泵钻进喷射式反循环钻进封隔式孔底反循环钻进空气升液式孔底反循环钻进工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心无泵钻进方案不需要地表水泵供给冲洗液在孔内循环，钻具上装有带孔的专门接头和单向阀，以及开口或闭口的岩粉收集管。

利用孔内的静水柱压力，钻进时，使钻具周期地上提和下落，即可实现冲洗液的孔底反循环。

当钻具向上运动时，钻具内形成低压区，液体携带岩心和岩粉从孔壁间隙进入岩心管，此时球阀处于关闭状态。

向下运动时，钻具内形成压力增高区，冲洗液携带重量较轻的岩粉，经过球阀排到岩粉收集器中。

这样，方面避免了冲洗液对岩心的正面冲刷破坏，另方面捕集了钻进时产生的所有岩屑和岩粉。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喷射式反循环钻进这种喷射式钻具是利用冲洗液流的喷射效应建立孔底反循环的。

所谓喷射效应乃是高速运动的液流在流束附近压力降低的种现象。

喷射式钻具的主要部件是喷射装置。

般由喷嘴和承喷器组成。

冲洗液流在压力下从喷嘴以高速喷出，在承喷器上部形成低压区，冲洗液从孔壁间隙，经过钻头水口并携带岩粉抽吸到岩心管的内腔，通过滤网进入到岩粉收集器。

在液体流动过程中，岩心和岩粉重量较大和块度较大的沉积于岩心管内，而重量较小和粒度较细的则收集于岩粉收集器中。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心喷射式反循环钻进喷射式钻具可配备硬质合金钻头或金刚石钻头。

可用于单管钻具钻进，也可用于双管钻具，在双层钻具中，承喷器出口的液流被引导到内管与外管的间隙，这样能够增大返水量，提高返水效率返水量与给水量之比。

与无泵钻具相比，具有操作方便，劳动强度小，钻进效率高，孔底比较干净，埋钻事故少等优点，在硬脆碎地层中使用较多。

但是其缺点是反循环液流速度与被携带的岩粉量成反比。

随着冲洗液中岩粉的饱和，喷射装置的工作效率降低。

超过临界值时，喷射装置就停止工作。

此时冲洗液完全向上流送，可能导致烧钻。

因此，钻进产生大量岩粉的软的和中硬的岩矿层时，不用喷射式钻具。

工程钻探与取样技术中国地质大学勘查教研室第节冲洗液孔底反循环钻进取心封隔式孔底反循环钻进通过人工阻隔，使冲洗液在孔底形成反循环。

弹性胶囊阻隔式当孔壁比较稳定光滑时，采用弹性胶囊封隔阻隔冲洗液流。

冲洗液使胶囊体积增大，