西部探矿工程泵吸反循环的钻进工艺及应用魏束强1吴友泉2（1.河北省水利工程局河北石家庄050021；2.华北有色工程勘察院天津300000）一些在实际施工中的体会和经验。：泵吸反循环钻进工艺随着国民经济的迅速发展，水利、交通、工业与民用建筑等基础产业的投资加大，大口径砼灌注防渗墙等日益成为建设单位及设计人员所青睐的一种基础形式。在钻探施工中，一是为达到及时排除岩屑，提高钻进效率；二是清除孔底沉渣、减少孔壁泥皮，采用反循环是一种效果良好的钻进方法。

　　目前反循环钻进方法，有泵吸反循环，射流反循环，气举反循提高钻进效率一般选择钻孔直径与钻杆直径之比在10左右为宜。

　　根据上返流速和选定的钻杆内径，可以选择或校核砂石泵的排量，其相互间关系为：Q=0.785d2vk m3/s其中Q-砂石泵的排量，m3/s d-钻杆内径，m环等方法，而泵吸反循环以其可靠、操作简单、费用低廉及维修方便等优点被广泛应用。

　　1泵吸反循环的工作原理它是利用离心泵的抽吸力量，使钻杆内流体上升的一种管路布置方式。当泵工作时，泵在其进入口处形成负压，井口的液体在大气压的作用下，经钻头（可看作是泵的吸水口）携带岩屑经钻杆中空而上升，通过水龙头、胶管从泵中排至集碴坑中。经沉淀后的流体，以自流的方式自井口流至井底，形成循环。

　　在泵吸反循环钻进中，循环介质是利用泵的真空度来维持循环的。常用的泵为砂石泵，它要求能排出岩屑而又要有较大的真空度。为了使岩屑能顺利通过，泵体内的自由通道应与钻杆内径相一致砂石泵的叶片间隙要大，其有效真空度要大，不能低于8m水柱，而且要求泵体和叶片有较好的耐磨丨性砂石泵的流量根据孔内钻杆内径而定，一般为120~240m3/h，大可达500m3/h 2泵吸反循环的参数2.1钻杆内流体上返速度理论上钻杆内流体的上返速度愈高，携带岩屑能力愈强，优速度一般应选择2.5~3.5m/s，因为当流体速度再增加，会出现鹅颈管磨损过快，同时引起孔内环状间隙的流速增高，对孔壁稳定不利。

　　2.2岩屑含量和粒径岩屑含量和岩屑颗粒的大小，在泵吸反循环中也是一个重要因素，岩屑含量的大小（岩屑在上升液流中所占体积百分比）与所钻进的岩层性质、钻孔深度及循环介质种类有关。岩屑含量是用给进速度加以控制的，当软地层时，进尺寸快，岩屑含量大，则往往会发生堵塞或卡死管路，在粘土层中，还会使粘土层的泥条互相粘结形成泥柱，使循环中断。因此应通过合理的控制钻进参数来控制岩屑的含量大小，以提高钻进效率，减少辅助时间。

　　2.3钻杆内径钻杆的内径应与钻孔的直径相匹配，当钻孔直径愈大时，应k一考虑泵工作时余量系数，取1.4-根据Q，确定砂石泵，即可估算出泵吸反循环的钻进效率其中，a―岩屑在上升流体中的含量Q-砂石泵的排量，m3/minD―钻孔的直径，m 3泵吸反循环钻进的深度从泵吸反循环钻进原理中知，循环的动力为砂石泵的真空度，一般砂石泵工作压力在009MPa~0.098MPa之间，大连续工作吸程8m左右。若假设冲洗液循环时不携带岩屑，又不考虑管道内摩阻力，钻孔深度是基本不受限制，但是在实际钻探中，反循环的深度受到摩阻力、含岩屑冲洗液比重增大对管道压力、砂石泵与冲洗液面高差等因素的影响。因此，其钻进深度受到限制。根据实践经验，一般在孔深45m以内为反循环钻进高效区，在70m以内可维持额定泵量和大排屑能力，而超过70m后，效率显著降低，因此泵吸反循环的合理深度为70m4泵吸反循环钻进的工艺措施4.1适用条件泵吸反循环钻探是依靠砂石泵的吸引力维持的，它可以在多种地层条件下应用，其关键是孔内要有较高的水位4. 1.1砂石泵吸入管道高点（水接头顶部）与孔内液面高差不应太大，一般不超过3.5m，否则，难以启动。

　　4.1.2孔内冲洗液的比重、粘度等参数应满足护壁要求4.1.3遇到漏失地层，调整冲洗液流型和降低泥浆的粘度和切力，或者采用堵漏泥浆，并需及时补充冲洗液，以满足循环条件。

　　4.2钻孔直径泵吸反循环适用于直径0.8m及以上大口径钻孔施工前面获得较高的冲洗液流速，就有较高的携带岩屑的能力，但孔径受选择内径娜具，可减少上升流体的沿程阻力，增加钻进深度，砂石泵排屑能力的不同口径有不同的钻进速度。对于较小魏束强、吴友泉：泵吸反循环的钻进工艺及应用直径的钻孔，必须避免冲洗液流速太高对孔壁产生破坏，防止产生坍孔、埋钻等事故；对于稳定的地层，只要钻孔与钻具间通道对冲洗液回流不产生明显阻力，较小孔径钻孔也可取得较高的钻进效率。

　　4.3钻头选用反循环钻进所使用的钻头对钻进效率有很大的影响。为了充分发挥钻头能将钻碎的岩屑吸入钻杆内，钻头在回转过程中应使井底形成一个中心凹下的圆锥体，以利于抽吸。

　　钻头的形式根据地层有所变化常用的反循环钻头有：翼状钻头、牙轮组合式钻头和取芯式钻头等。

　　4.3.1翼状钻头常见的有：弯臂翼状钻头和三翼钻头。它们是靠底部翼片上做成梳齿状的牙齿破碎地层，将粘土破碎成条带状，便于被吸水口抽吸，因此此类钻头适用于粘土或粉砂类的岩石中钻进。为避免吸水喉管被堵，钻头制成弯臂或在吸水喉管前加一矛式翼片（如）。

　　4.3.2牙轮钻头式，其中四牙轮组合的钻头效果比较好，牙轮钻头的齿形数量根据地层的软硬程度来选择，因此，组合牙轮钻头较其它类型钻头应用较广（如）。

　　4.3.3取芯钻头钻进，在这里就不再赘述了。三翼钻头4.4钻进技术参数适于软地层的翼状反循环钻头根据钻头类型、地层情况和设备能力而定。一般第四纪松散地层，若采用组合牙轮钻头时，可按钻头直径单位长度上的压用翼状钻头，钻压可控制在0.3 ~0.6kN/cm左右，在卵砾石层钻进时，钻压可适当加大。

　　正常为适宜，大口径钻孔控制钻头外径线速在0.5m/s以内，过大的转速会引起钻杆对井壁的碰撞。

　　4.3钻速组合式牙轮反循环钻头根据不同地层选择佳钻速。在松散的粗颗粒地层，若钻速较高，则使吸入管道内岩屑过多，泥浆比重增大，管内外压差减年来的生产实践，以6PS砂石泵钻孔1. 8m为例，列出一组值：卵砂石层粘性土和砂层钻速1.0m~在实际施工中，地层变化情况较大，钻速选择也不尽相同。

　　5泵吸反循环存在的问题及保证措施泵吸反循环比较其他循环方法，虽然有许多优点，但是施工中也容易出现一些问题，下面就一些问题的处理方法及预防措施工作一简要阐述。

　　5.1保证吸入管道畅道为了减少冲洗液在管道中的阻力，吸入管道内径应大于或等于砂石泵吸入口内径，若吸入管道内径小于砂石泵吸口内径，冲洗液在吸入管道中的流动阻力就会增大，直接影响砂石泵的排量，甚至无法正常运行；若相反，在泵的排量一定的限制下，冲洗液不能获得较高的流速，其携带岩屑的能力将会减弱。

　　5.2防止管道泄漏吸入管道泄漏是导致反循环不能正常运行的主要原因之一。比较常见的有：水接头密封损坏、钻杆连接螺栓松动、密封圈失效以及有些接头处封闭不好等原因。如果泄漏点在钻孔液面以下，不易察觉，反循环和砂石泵启动都可进行，但是在泄漏处造成反循环部分短路，一些冲洗液不经钻头吸口就被排出，造成钻头吸口处流速降低，影响排屑和钻速效率，加剧钻头的损耗因此施工中各接点一定要密封，连接螺栓一定要拧紧且拧紧力一致钻进中若发现岩屑非地层变化而变少、变小，而泵排量有所增加时，应首先考虑是否是吸入管道泄漏。对各个接点部位、地面管路、胶管的磨损程度等因素也要及时检查处理在以上诸多因素中，水接头泄漏故障较多，好采用没入式密封水接头。

　　5. 3钻头吸收口进水面积和型式钻进大颗粒松散地层，如卵砾石层，易发生吸入管道堵塞，造成的原因是吸收口内及周边冲洗液流速太高所致，大颗粒岩块会同许多碎石同时吸入管道内，容易发生卡堵现象，使循环中止。

　　我们认为增大吸入口面积、降低流速是解决此类堵塞的好办法，我们通过施工实践中的摸索得出佳吸入口面积为吸入管面积的5倍，吸入口周边至孔底距离1（h12cm左右为好，而且吸入口做成倒置漏斗状，以减少冲洗液的流速突变，以及由此产生的涡流所形成的阻力。

　　6泵吸反循环钻进时的注意事项反循环钻进其优点是钻速高、排碴迅速、孔底清洁、钻头磨损小，如果不按操作规程和有关规范进行，会使施工不能正常进行，甚至造成事故，因此应注意以下几点。

　　6. 1泥浆制备首先要制备充足的泥浆以满足循环需要，泥浆比重应在1. ~1.15之间，为了护壁要求，小比重泥浆的胶体率和失水量要严格控制。泥浆池容积的大小，要根据泥浆制作能力、排碴量、清理沉淀频率和泥浆消耗来制作。泥浆回流槽是泥浆池至钻孔的通道，为了保证回流迅速，孔口端要低于泥浆池端，槽底坡度为6.2确保孔口水位正循环钻进，除遇到漏失地层外，钻孔内始终充满泥浆，不易保孔口水位不亏浆是防小，造成管道阻塞；如果钻速较小，则影响生产效率。根据我们几发生坍孔事故，而泵吸反循棚要确西部探矿工程58：B锥螺纹套管连接技术在某楼及地下车库的应用赵惠龙黄初鹏（广东省水利水电第三工程局广东东莞是可靠，可行的，能提高工程质量，降低工程造价，值得推广应用。

　　1工程概况广州铁路东站综合楼及地下车库，是广州东新火车站群体建筑的中心主体建筑物。该工程分KLMNHJEg，其中地下室结构为三层，上盖裙楼为七层，裙楼之上为两幢超高层塔楼，采用钢筋砼框架结构，楼面采用钢筋砼肋形楼盖。LMN区与东站广场交接处首层的屋面板设有27m跨的预应力后张拉梁该工程工期紧，工程量大，钢筋制安共1.2< 1tft其中028~040mm钢筋超过2800t，采用锥螺纹连接施工技术2大直径螺纹钢连接方法的方案比较粗钢筋的绑扎搭接是原始的钢筋连接方法之一，此方法工艺简单，适应性广，但其搭接长度大，浪费钢材，而且连接的传力效果差，因此我国《混凝土结构设计规范》（GBJ10- 89）规定，直径d>22mm的粗钢筋不宜搭接连接。焊接连接现场常用的搭接电弧焊虽设备简单，但花费时间长，且对构件质量会产生不良影响，因此正逐渐被其它新的钢筋连接技术所替代用电渣压力焊代替绑扎搭接，可节省大量钢筋，经济效益显著，但它只适用于钢筋的竖向连接，要对028以上钢筋进行焊接，技术难度较大，而且不适用于水平钢筋或倾斜度<4：1钢筋的连接，也不适用于可焊性差的钢筋。

　　锥螺纹连接具有接头强度高，质量稳定可靠等优点，是目前各类钢筋接头中性能好，质量稳定的接头形式，且连接速度快，此外，连接比较安全，无明火作业，不受风雨气候影响，操作简便，适应性强，适用于垂直、水平、倾斜、高空等多方位的钢筋连接，还特别适用于不可焊钢筋及进口钢筋的连接。经过市场调查并对各种钢筋连接方法进行技术和经济等综合分析，且根据施工现场的实际情况，采用锥螺纹连接具有速度快，可节省经费，施工质量好等优点因此，我局决定在工程中积极推广应用新技术，将套管锥螺纹连接技术运用于028032040粗肋钢筋的连接中。综合楼及地下室钢筋在现场加工，以加快施工进度并节约成本。

　　3东站综合楼及地下室施工中028032040钢筋的连接3.1技术原理锥螺纹钢筋连接技术是一种机械式钢筋连接新工艺，是在施工现场用专用套丝机把钢筋两头套制成锥形螺纹，通过在工厂加工成形的连接套把两根钢筋连接起来，连接时，用力矩板手按规定的力矩值拧紧锥形螺纹接头。各钢筋的规定力矩值如表1所示，连接后的钢筋具有自锁性能好，能承受拉、向力和水平力等优点止孔内事故的重点施工人员要时刻观察泥浆回流情况，如果回流不足，要立即关闭砂石泵，待泥浆制备充足，才可继续钻进，否则孔口水位过低，容易导致坍孔6. 3注意排碴状况及返水量大小钻进过程中若发现岩屑突然减少或返水量减小时，应及时提动钻具，减小孔底压力，控制进尺或停止钻进，或者检查管道是否通畅，待正常后再钻进地层变层时要控制给进，以免发生管路堵塞7结论通过几年来在泵吸反循环施工中的实践，我们在泵吸反循环钻进工艺和应用上取得了一些经验和体会经过以上分析，为了提高生产效率、减少事故率，现得出结论如下：*根据施工中遇到的不同地层，选择钻头，即粘土或粉砂类地层，一般选择翼状钻头；而第四纪松散地层如卵砾石层等，一般应选用组合牙轮钻头。

　　*钻进技术参数的选择也很重要，钻压应根据钻头类型、地层情况和设备能力而定；大口径反循环钻进较其它钻进方法大的特点就是控制其转速；而不同的地层应选择不同的佳钻速，在同类地层情况下，可采用孔浅高钻速，孔深低钻速的方法，在保证正常循环的基础上，提高排屑能力。

　　*施工中为了保证泵吸反循环的正常进行及循环管路的通畅，并防止管道泄漏，不仅要加强技术管理，而且还要加强生产管理，使工人熟练掌握它的施工工艺、技术参数等，并激发工人的主观能动性，减少事故的发生，并培养严细的工作作风和科学求实的态度。