氣舉反循環(huán)雙壁鉆具流場仿真分析

伍曉龍，馮鈺琦，杜垚森，高鵬舉，趙 遠，王曉賽，湯小仁，王慶曉

（1.中國地質科學院勘探技術研究所，河北 廊坊 065000；2.北京石油化工學院，北京 102617）

0 引言

氣舉反循環(huán)鉆進工藝是將高壓空氣經氣盒子或者氣水龍頭經雙壁鉆具環(huán)狀間隙送至氣水混合器內部，高壓空氣和氣水混合器內部的液體混合，形成密度遠小于原孔內液體密度的氣液混合體，與孔內液體產生一定的壓差，從而將孔內的巖粉、巖屑、沉渣等以氣、液、固混合體形式高速排出孔外，使得鉆孔始終保持孔內干凈，具有上返速度高、攜帶巖屑的能力強、鉆進效率高、成井質量較高、對地層的適應性好、鉆進相對安全、成本低等特點［1-2］。然而，氣舉反循環(huán)工藝參數(shù)及鉆具結構的不合理會導致鉆進效率低下，并引發(fā)其它孔內問題。如2007 年京熱-164 井［3］施工中通過改進雙壁鉆具中雙壁鉆桿、氣水混合器、氣盒子等結構，將鉆進平均速度從0.7 m/h 提升到1.32 m/h，最大速度達到3.12 m/h，生產效率大大提高。Zhang Yong 等［4］對氣舉反循環(huán)鉆進實際工程問題進行研究，通過改進雙壁鉆桿泄漏、氣水混合器堵塞、尾管長度與雙壁鉆桿比值小等問題，成功鉆進至4200 m 深度，創(chuàng)中國記錄。因此，對氣舉反循環(huán)鉆具結構進行研究，以此來解決氣舉反循環(huán)鉆進工藝在實際工程中的鉆進效率問題，對其在工程上的推廣應用具有重要意義。

在氣舉反循環(huán)鉆進技術的研究中，研究人員主要集中在對其工藝原理、裝備、施工條件及參數(shù)上。張文慶［5］對氣舉反循環(huán)工藝進行了深度的探討，根據(jù)理論分析提出氣水混合器沉沒系數(shù)≥0.5，即鉆孔水面到混合器的距離應大于雙壁鉆具總長的一半才能建立反循環(huán)。……