反循環鑽進

正循環時，沖洗介質在孔底的流動方向與岩心進入岩心管的方向相反，易沖毀並帶走一部分破碎的岩心。反循環則與之相反，能起到保護岩心，提高岩心採取率的作用。在鑽大直徑鑽孔時，鑽桿外壁與孔壁之間的環狀空間斷面很大，採用正循環，沖洗介質上返速度很低，很難將岩屑排除乾淨；而反循環時，沖洗介質由鑽桿內返回，流速較高，攜帶岩屑的能力也較強，甚至可將直徑為100mm左右的卵石帶出鑽孔。此外，與正循環比較，反循環還具有四個優點，①孔底乾淨，避免岩屑二次破碎，可提高鑽效;②驅動沖洗介質循環所需的泵壓較小;③孔壁容易維護，特別是使用雙壁管反循環鑽進，可減少沖洗介質漏失;④鑽進鬆軟岩(土)層能大幅度降低鑽探成本。

地質鑽探中常用一種孔底局部反循環鑽進。實質上它是正循環與反循環的結合，即使用專門的鑽具，在粗徑鑽具以上進行正循環，只在粗徑鑽具部位採用反循環。這種方法可以收到反循環提高岩心採取率的效果，而使用的設備又比全孔反循環簡單。在生產中被廣泛用於鬆散、破碎岩 (土) 層的鑽進。

目前生產中應用的反循環鑽進方法很多，有：泵吸反循環、射流反循環、氣舉反循環、中心採樣反循環和水力輸送岩心反循環等。

泵吸反循環將砂石泵的進水口通過軟管與鑽桿上端的水龍頭相連，砂石泵工作時，在其進水口形成負壓，而孔口鑽桿外面的沖洗介質則處在大氣壓的作用下，產生的壓力差使沖洗介質反循環流動。由泵排出的沖洗介質經除砂和沉澱后以自流方式補入孔內。試驗表明，在孔深小於45m時，用泵吸反循環鑽進效率較高。隨著孔深的增大，泵的排量逐漸減小，鑽進效率也隨之下降。在孔深超過70m后，雖然也能工作，但效率很低。因此，這種方法適用於鑽進直徑很大而深度較小的水井或各種工程基樁鑽孔。

射流反循環又稱噴射反循環，與泵吸反循環不同之處是，它利用高能流體經過安裝在循環管路中的帶噴嘴和擴散器的射流泵(或噴射元件)所造成的負壓來使沖洗介質反循環流動。射流泵所需的高能流體由高揚程離心泵或往複泵供給。這種反循環也適用於鑽進淺孔。但在岩心鑽探中，常用一種噴射式反循環鑽具(簡稱噴反鑽具)進行孔底局部反循環鑽進。此時，噴射元件裝在岩心管上端，可在較深鑽孔中使用。

氣舉反循環又稱壓氣反循環，所用鑽具分上、下兩部分，上部為雙壁鑽桿，下部為單壁鑽桿 (又稱尾管)，其間用氣—水混合器(氣舉接頭)相連。壓縮空氣不斷地通過雙壁鑽桿內、外管之間的環狀通道送至氣-水混合器，使空氣與鑽桿內的沖洗液混合，形成相對密度較小的混氣液柱，與鑽桿外面的液柱之間產生壓力差，在此壓力差的作用下形成反循環，使內鑽桿中的混氣液體攜帶岩屑排出孔外。混氣液中的氣泡在上升過程中由於外界壓力逐漸減小而不斷膨脹，使混氣液上升的速度越來越快 (壓縮空氣的膨脹功轉化為液體的動能)。這種方法在開孔階段不能使用，必須待氣-水混合器下入一定深度(一般孔深超過25m)，整個管路內、外液柱產生足夠的壓力差，才能形成反循環。只要空氣壓縮機的壓力足夠，這種方法的適用孔深不限。

反循環連續取心鑽進國外稱CSR法 (Center-Sample Recovery)。該方法用壓縮空氣或空氣泡沫流體作為循環介質，通過雙壁鑽桿內、外管之間的環狀間隙，將沖洗介質送入孔底，再由內管返回地面。所用鑽具的連接方式是，氣-水龍頭—雙壁鑽桿—專用接頭—牙輪鑽頭或潛孔錘。其中，氣-水龍頭有兩個通道，一為進氣通道，一為排出通道。專用接頭有導流接頭和交叉通道接頭兩種，導流接頭的作用是，將在內、外管間環狀間隙中循環的沖洗介質，導向鑽頭與孔壁間的環狀間隙，經孔底后沿牙輪鑽頭中心孔上返進入中心通道。交叉通道接頭可使循環的沖洗介質先在孔底進行局部正循環沖洗孔底后再變為反循環排除岩屑，牙輪鑽頭和潛孔錘都可採用。這種方法，可以實現邊鑽進，邊沖洗鑽孔，邊採樣的“三邊一體化”連續鑽探，改變了傳統的鑽進和採樣截然分開的生產流程，在中硬以上岩層中鑽進，可使鑽探效率大幅度提高，成本顯著下降。

水力輸送岩心反循環這種方法與CSR法相似，不同之處在於，①循環沖洗介質為清水或泥漿;②採取的樣品不只是岩屑，還可以是岩心(在完整岩層);③除使用雙壁鑽桿外，在比較穩定的不漏水岩層中，還可採用單壁鑽桿，使鑽具結構簡化(此時需配備孔口密封裝置); ④主要用於鑽進中硬以下的岩層。

(l)鑽進效率高；

(2)取樣及時且採取率高，有利於准 確判斷地層；

(3)在含水層中鑽進時，可避免泥漿對孔 壁的堵塞，能保持地層原有的自然滲透率，反循環鑽進 可使用硬質合金、金剛石、牙輪和刮刀鑽頭等各種不同 碎岩工具，可用於迴轉鑽進、衝擊鑽進和衝擊迴轉鑽進 等各種碎岩方法的循環沖洗鑽進，其沖洗介質可以是 清水、泥漿或空氣。可鑽進垂直孔、傾斜孔或水平孔，可鑽進各類地層。