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卷扬机-正反循环工艺钻井施工指导说明（1）

概念介绍：

1.正循环回转钻孔：泥浆高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头（钻锥）在回转时将土层搅松成为钻渣，被泥浆浮悬。随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆在循环使用。井孔壁依靠水头和泥浆保护，对泥浆的质量要求较高。

2.反循环回转钻孔：与正循环相反，泥浆由钻杆外注入井孔，用真空泵或其他方法（如空气吸泥机）将钻渣从钻杆中吸出。泥浆起辅助护壁作用，相对正循环泥浆质量要求较低，卷扬机加工中心，但遇到钻深孔或易坍塌土层时，**卷扬机，需要高质量泥浆。

3.正、反循环钻孔的适用范围：钻孔方法适用范围泥浆作用土层孔径（cm）孔深（m）正循环回转钻粘性土、粉沙、细砂、中粗砂、含少量砾石、卵石土（含量少于20%）、软岩；80~25030~100浮悬钻渣并护壁反循环回转钻粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石土（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）；80~300用真空泵小于35，用空气吸泥机可达65，用气举式可达120m；护壁

泥浆原材料要求：

（1）粘质土的性能要求：塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%；当缺少符合该要求的粘土时，可采用性能略差的粘质土，并掺入合格粘质土30%；当采用性能较差的粘质土（塑性指数不小于15）调制的泥浆性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3（纯碱）、NaOH或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标，掺入量由试验确定；一般Na2CO3（纯碱）的掺入量为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。

（2）膨润土的性能和用量：膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种，前者质量较好；一般用量为水的8%（8kg的膨润土可掺100L的水）；质量较差时为12%；

常用泥浆外掺剂的要求：

CMC：全名羧纤维素，具有使地基土表面形成薄膜的强化作用和降低失水率的作用，掺入量为膨润土的0.05%~0.1%，一般地基土很少使用。

FCI：称为铁铬木质素磺酸盐，为分散剂，可使钻渣颗粒聚集而加速沉淀，可使泥浆重复使用，掺量为为膨润土的0.1%~0.3%。一般不常用。

Na2CO3（纯碱）：可增大PH值到10，掺入量为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。，常用来改善泥浆指标。

PHP：聚丙烯酰胺絮凝剂，在泥浆循环中能清楚劣质钻屑，保存造浆的膨润土粒，具有低固相、低相对密度、低失水、泥浆性能强等特点，掺入量为孔中泥浆量的0.003%。在大孔径、**长桩施工时常被应用。

钻机组成

正循环：

钻盘：是钻机的主要部分，是提供钻进动力和保持钻杆垂直的主要部件，可提供快、中、慢三种转速，并可正、反转；

卷扬机：包括主、副卷扬机；

钻架：由机型确定；

泥浆泵：规格指标为流量和压力；

钻杆：是向钻锥传递动力的主要部件，也是泥浆循环流行的通道，受力复杂，节为方钻杆，长度5~9m，其余为圆钻杆，龙口卷扬机，通常见到的钻机钻杆由内径为15cm，壁厚10mm的无缝钢管制成；

提水龙头：也叫摇头，承受钻杆、钻锥重量，可使提升系统和泥浆胶管不随钻杆转动；

钻锥：也称钻头，常见类型包括鱼尾锥、双腰带笼式锥、刺猬锥、双径六角钻锥；在岩石中钻进的钻头为牙轮钻；

反循环：

一般循环钻钻机都可采用正、反循环方式钻进，主要部件是相同的，反循环与正循环不同之处在于：

泥浆循环系统采用：不需要泥浆泵，但要配置泥石泵（吸泥泵）与真空泵，或者配置空气吸泥机（又称气举法），或者水力吸泥机（又称水力喷射法）。但多数采用真空泵、泥石泵（吸泥泵）配合气举实现反循环钻进。

钻机：大多与正循环相同；只是气举式钻进的钻杆（内径要大于127mm）上要另设风管（多采用外供风管）。

钻锥（头）：

（1）、三翼空心单尖钻锥，适合粘质土层、粉质土层和中、粗砂层；适用于泵泥（吸）式反循环；

（2）、牙轮钻头：在砂卵石和风化岩层中效果较好，在砂类土、粘质土、卵石层中也可使用；适用于泵泥（吸）式反循环；

（3）、圆筒封闭式钻锥：适用于气举式（空气吸升式）反循环；适合粘质土层、粉质土层和中、粗砂层；

（4）、楔齿滚刀钻头：适合于中、硬岩层，如砂岩、灰岩、卵漂砾地层，强度大于30Mpa其他岩层也可使用。

（5）、球齿滚刀钻头：嵌岩桩用钻头。强度大于60MPa的岩层都可使用。

真空泵、吸泥机（泥石泵）及空压机：

泵吸式：直接利用泥石泵的抽吸作用使钻杆内水流上升而形成反循环。

采用真空泵和吸泥机（泥石泵）配合使用，卷扬机生产厂家，其吸力不会**过大气压力。约为0.1MPa或10m水高，因为摩擦和泥浆密度较大，实际吸程不**过8m，所以泵吸式反循环钻孔深度不能太深（一般不**过65m~80m），真空泵只是启动时使用。

气举式：利用送入压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱压力差有关。原理是高压空气通过送气管送到钻头上部一定位置（一节钻杆长度），使孔底附近泥浆压力增大，而钻杆**部压力小（只有一个气压），压差使得高压空气将钻渣和泥浆压进钻杆内，而将泥浆从钻杆内排出。气举式在孔深大于7m以上时才有效，7m以内无效，适合使用于**过50m的孔深。

气举式钻杆内径不小于150mm，一般有150mm（配置7m3/min的空压机）、200mm（配置10m3/min的空压机）、250mm（配置20m3/min的空压机），风压计算：（孔深（max）m+4m）/101.94=  MPa；比如100m孔深，需要风压为（100+4）/101.94=1.02（约为10个大气压）