[科普中国]-喷射反循环取心

简介

喷射反循环取心是指利用专业钻具进行喷射反循环钻进的工艺。管内岩心常处于悬浮状态，减少了岩心之间的磨耗，也防止岩心碎块被重复破碎。主要适用于松软破碎、软硬互层、“硬、脆、碎”地层和部分完整地层。

喷反钻具能否在孔底形成局部反循环，关键在于喷射元件参数和钻进技术参数的选择。钻杆要保持畅通，避免堵塞喷嘴。喷射反循环取心可靠，采取率高，岩心碎块及岩粉均可取上，因而孔内清洁，但有碎块状岩心上下颠倒、层次混淆和分选现象。钻进极破碎地层时易堵塞，回次进尺较短1。

喷射反循环取心钻具结构主要有钻头、卡簧座、卡簧、短节、扩孔器、针网、锁紧螺母、内管、调水接头、外管、扩散接头、喷射接头、心轴、限位接头、轴承外壳、密封先、轴承、密封圈、变丝接头等19个零件组成。两种钻具结构原理和零部件基本相同，不同之处就是59mm钻具的单动部分在外管上，喷射部分在内管上。钻具单动部分在内管上，喷射部分在外管上。按每个零部件的作图，可分为如下机构：

1．单动机构：主要由心轴、轴承外壳、密封壳、推力轴承、密封圈组成。作用：借助两副推力轴承实现钻具的单动，减轻钻具回转对岩矿心的磨损和轴向振动对岩矿心的破坏作用。

2．喷射机构： 主要由喷射接头、扩散接头组成。作用：产生负压形成局部反循环。

3．凋水机构t主要由针阀、锁紧螺母、调水接头组成。作用：调节内管返流量。

4．卡心结构：主要由卡簧座、蕾簧、短节组成作用，卡取岩矿心。

5．钻头：根据岩性不同我们设计了两种特殊钻头。

（1）底喷隔水式钻头，

（2）底喷阶梯水钻头。

它的特点是：内水槽较浅，外水眼成阶梯形，阶梯高度5-10mm。该钻头配合内管返流装置使用，主要是防止高速液流对岩矿心的直接冲刷破坏作用，从而保持岩矿心的原状结构2。

喷射反循环取心钻具工作原理钻进时冲洗液沿钻杆进入喷嘴，由于喷嘴内腔为锥形，且喷嘴断面较小，因此，冲洗液以高速射入喉管，并在混合室周围形成负压。由于负压的产生，孔底液流经内管被吸入混合室，在此与高速液流混合后由高速射流带入到喉管，经扩散室、分水孔、内外管环隙到钻头底部，形成分流。一部分冲洗液在高速射流产生的负压作用下，在内管和内外管环隙之间形成局部反循环，同时起到冷却钻头，清洁孔底、悬浮、润滑和保护岩矿芯的作用。另一部分冲洗液(即水泵给水量)携带岩粉，成正循环返出孔外，从而形成局部反循环钻进2。

喷射反循环取心钻具的适用范围及主要特征适用范围该钻具不受钻孔角度、钻进方法和冲洗液性质的限制。只要内管返流量调节适当，钻头选择合适，可以在任意复杂地层中钻进。

钻具的主要特征1．在喷反接头处设计安装有性能可靠的控水装置，钻进时内管返流量大小不受水泵给水量和泵压大小的控制，可根据岩石需要任意进行调节。在钻进坚硬破碎的岩石时，内管返流量可以调到使其能起到悬浮岩粉、清洁孔底、冷却钻头的作用；在松散、怕冲刷的地层中钻进，可将内管返流量调小，使其能起到润滑、减阻和防止岩芯堵塞的作用。

2．调节内管返流量的大小时，对从钻头底部成正循环返出地面的水量大小没有影响，所以该钻具能杜绝烧钻事故，保证取量芯质，提高回次进尺长度，延长钻头寿命，提高生产效率。

3．在泵量和泵压不变的情况下，靠针阀改变过水断面大小来调节内管返流量，有效地解决了反循环钻进时岩石所需返水量和冷却钻头、清洁孔底、排除岩粉、润滑护壁所需冲洗液量大小之间的矛盾，为安全可靠地钻进复杂地层创造了良好条件。

4．通过钻头底部总的返水量大于给水量，所以在相同条件下以较小的泵量就可维持孔底清洁，确保正常钻进3。