CN112627753A - 一种在失返地层维持泥浆循环的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在失返地层维持泥浆循环的方法，包括以下步骤：勘测调查待钻井漏失地层的水位埋深；选择合适的套管及风管，并确定风管的下深；根据套管及风管规格确定一开钻孔的口径及深度，并钻孔；将连接好的套管及风管在一开钻孔中下入预设深度，并在套管与一开钻孔孔壁之间注入水泥封闭固定，其中风管竖直焊接固定于套管四周，其下端穿过套管上对应的孔位，并伸入套管内部；二开钻进，并在钻至漏地层前，接好风管与空气压缩机的管路，发生漏失后开启空气压缩机，压缩空气通过风管进入套管内部，再进入泥浆中，形成气泡，在浮力作用下，泥浆上返，保持正常循环。优点：能有效解决水文地质钻探过程中泥浆失返问题，确保泥浆正常循环。
Description
技术领域
本发明涉及地质钻孔技术领域，特别涉及一种在失返地层维持泥浆循环的方法。
背景技术
泥浆是钻探过程中常用的一种钻井液，在钻进过程中起到清洁井底、冷却钻头，携带岩屑、保护井壁等作用。在水文地质钻探中，经常会遇到漏失地层。水文地质勘察中对漏失地层一般不允许堵漏，否则影响抽水试验的真实性。为了正常钻进，一般顶漏钻进，或改变钻探工艺，如泡沫钻进，反循环钻进。如果遇到全漏失地层，顶漏钻进会消耗大量泥浆，费用较大；要是改变钻探工艺则需要另外投入设备，操作难度大，成本增加较多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在失返地层维持泥浆循环的方法，有效的克服了现有技术的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种在失返地层维持泥浆循环的方法，包括以下步骤：
步骤一、勘测调查待钻井漏失地层的水位埋深；
步骤二、选择合适的套管及风管，并确定风管的下深；
步骤三、根据套管及风管规格确定一开钻孔的口径及深度，并钻孔；
步骤四、将连接好的套管及风管在一开钻孔中下入预设深度，并在套管与一开钻孔孔壁之间注入水泥封闭固定，其中风管竖直焊接固定于套管四周，其下端穿过上述套管上对应的孔位，并伸入套管内部；
步骤五、二开钻进，并在钻至漏地层前，接好风管与空气压缩机的管路，在发生漏失后开启空气压缩机，压缩空气通过风管进入套管内部，再进入泥浆中，形成气泡，在浮力作用下，泥浆上返，保持正常循环。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，上述风管设有四根。
进一步，上述风管的下深按以下公式计算得出：
H＝K*h，其中，H为风管下端管口的下入深度；K为沉降系数，取值1.5-2.5；h为地下水液面至地面的扬程高度。
进一步，上述风管内径根据空气压缩机的风量来确定，具体按以下公式计算得出：d＝sqrt(W/(60*(P+1)*0.785*Vb，其中，d为风管内径；W为空气压缩机每分钟输出的风量；P为进入风管的压缩空气的压力值；Vb为风管内压缩空气流速，取8-10m/s。
本发明的有益效果是：能有效的解决水文地质钻探过程中泥浆失返问题，确保泥浆正常循环。
附图说明
图1为本发明的在失返地层维持泥浆循环的方法中涉及风管及套管的下管后的钻孔内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例：如图1所示，本实施例的在失返地层维持泥浆循环的方法包括以下步骤：
步骤一、勘测调查待钻井漏失地层的水位埋深；
步骤二、选择合适的套管及风管，并确定风管的下深；
步骤三、根据套管及风管规格确定一开钻孔的口径及深度，并钻孔；
步骤四、将连接好的套管及风管在一开钻孔中下入预设深度，并在套管与一开钻孔孔壁之间注入水泥封闭固定，其中风管竖直焊接固定于套管四周，其下端穿过上述套管上对应的孔位，并伸入套管内部；
步骤五、二开钻进，并在钻至漏地层前，接好风管与空气压缩机的管路，在发生漏失后开启空气压缩机，压缩空气通过风管进入套管内部，再进入泥浆中，形成气泡，在浮力作用下，泥浆上返，保持正常循环。
该实施例中，一开钻孔结束后将联接好的风管(图中a指代)及套管(图中b指代)下入预计深度，用水泥封闭，水泥封闭套管时注意风管内保持水压力，避免水泥进入风管，及时清理保持风管畅通。当遇到失返地层，联接风管与空气压缩机(图中c指代)，向风管中压入空气，空气进入套管内与泥浆混合，泥浆比重降低，在空气作用下泥浆返出孔口，形成循环即可。
本发明可利用现有的空气压缩机及测管，在增加少量费用的情况下实现失返地层的泥浆循环，保证钻探工作继续进行，整体方法简单、成本较低，能有效的解决水文地质钻探过程中泥浆失返问题，确保泥浆正常循环。
需要说明的是：整个实施例中，风管下入深度是实现泥浆循环的关键，因此须调查本地漏失地层水位埋深，合理设定沉没比，确定风管下入深度，该沉没比应根据实际地下水位的深度参照施工规范严格设定，其具体设定办法为行业内公知，在此不做赘述。
以下具体列举一例子加以说明：
例如山西某地，奥灰顶部裂隙发育，水文地质勘察中钻至奥灰顶界面时常发生失返性漏失，造成孔内复杂，甚至无法正常钻进。该地奥灰水水位埋深70m。预计1000m见到奥灰发生漏失，泥浆比重1.1g/m3。
按照本实施例的方法设计钻孔结构为一开311mm，深度560m，下入Φ180mm套管。下入四根DN20风管，取沉没比1.5，下深200m。根据具体实践得出，所需压力0.7MPa，空气量5-8m3/min，可选用钻机常用的0.7MPa压力、6m3/min排量的空压机
优选的，上述风管设有四根，四根风管在套管外壁上沿周向等间距间隔分布。
本实施例中，上述风管的下深按以下公式计算得出：H＝K*h
其中，H为风管下端管口的下入深度；K为沉降系数，取值1.5-2.5；h为地下水液面至地面的扬程高度。
更具体地，上述风管内径根据空气压缩机的风量来确定，具体按以下公式计算得出：d＝sqrt(W/(60*(P+1)*0.785*Vb，注：sqrt为开平方根。
其中，d为风管内径；W为空气压缩机每分钟输出的风量；P为进入风管的压缩空气的压力值；Vb为风管内压缩空气流速，取8-10m/s。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种在失返地层维持泥浆循环的方法，包括以下步骤：
步骤一、勘测调查待钻井漏失地层的水位埋深；
步骤二、选择合适的套管及风管，并确定风管的下深；
步骤三、根据套管及风管规格确定一开钻孔的口径及深度，并钻孔；
步骤四、将连接好的套管及风管在一开钻孔中下入预设深度，并在套管与一开钻孔孔壁之间注入水泥封闭固定，其中风管竖直焊接固定于套管四周，其下端穿过所述套管上对应的孔位，并伸入套管内部；
步骤五、二开钻进，并在钻至漏地层前，接好风管与空气压缩机的管路，在发生漏失后开启空气压缩机，压缩空气通过风管进入套管内部，再进入泥浆中，形成气泡，在浮力作用下，泥浆上返，保持正常循环。
2.根据权利要求1所述的一种在失返地层维持泥浆循环的方法，其特征在于：所述风管设有四根。
3.根据权利要求1所述的一种在失返地层维持泥浆循环的方法，其特征在于，所述风管的下深按以下公式计算得出：
H＝K*h
其中，H为风管下端管口的下入深度；K为沉降系数，取值1.5-2.5；h为地下水液面至地面的扬程高度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种在失返地层维持泥浆循环的方法，其特征在于，所述风管内径根据空气压缩机的风量来确定，具体按以下公式计算得出：
d＝sqrt(W/(60*(P+1)*0.785*Vb
其中，d为风管内径；W为空气压缩机每分钟输出的风量；P为进入风管的压缩空气的压力值；Vb为风管内压缩空气流速，取8-10m/s。
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