气举反循环的简介.doc

气举反循环简介
一、气举反循环的力学原理
1.正、反循环
反循环指的是泥浆在桩孔和导管中循环的一种方式，与之对应的是泥浆正循环。如下图所示，泥浆由孔口补给，由导管排出的方式属于反循环，反之为正循环。

两者的区别在于：1.当泥浆循环流量相同时，通过导管（桩孔）返上浆液的速度不同，携带钻渣的能力差别很大。2.反循环对浆液的抽吸作用产生负压，对孔壁稳定性有不良影响。而正循环对孔壁产生正压。
由于反循环在导管中排浆速度大，携渣能力强，常被用作孔底清渣或者塌孔清渣。目前常见的是气举反循环清渣，该工艺在采矿、采油等行业应用广泛，对气举反循环压力、流量、风管布置等内容都有深入的研究。
2.力学分析
高压气体喷出风管后与泥浆混合，分散在导管内形成许多（密度小）气泡，这些气泡受到泥浆向上的浮力并带动泥浆（粘滞力）向上运动，并且在上升过程中压力降低，体积增大。因此在气液混合段下方形成负压，由该段下部的泥浆不断补充，孔底沉渣在泥浆运动的带动下进入导管，随泥浆排出孔外，形成一个连续稳定的运动过程。

3.参数设置
1) 导管底部距孔底距离L4保持在0.5～1.5米。当孔底泥浆密度、粘度较大，循环启动可先适当增大L4，等循环顺畅时再下放至正常距离。
2) 气体压力基本与风管出口端的泥浆压力相等，即A，但是由于气体具有一定的初速度，因此L3距离不能小于3～4米，防止部分气体冲出导管。
3) L2的长度决定了风管气体压力的大小（原因：不带储气罐的空压机提供的气体压力与外部荷载压力相等），为保证气体的压力和流量，L2的长度宜大于（L2+L3）的2/3，同时小于空压机最大额定压力水柱深度。（在郑州埋钻事故中发现，当L2大于某一深度后，泥浆循环量与L2无关）
4) 尽量减小L1高度，减小泥浆输送距离和损耗。
5) 孔深80米以上，空压机额定压力宜大于等于0.8MPa，孔深50～80米，额定压力宜大于0.5 MPa；额定流量8m3/min。
二、气举反循环设备配置清单
1.空气压缩机：
空气压力0.5～0.8MP，进气量8～20m3/h，气举反循环所需要进气管最大深度约为40米，因此空气压力一般在0.5 MP。对于导管直径较大的工程，进气量需要12 m3/h较为适宜。如图1所示。

图1. 空气压缩机 图2. 进气管
2.高压空气胶管：
联接空压机和进气管，公称直径3～5cm，长度视实际情况而定，大于8米为宜。
3. 气体流量调节阀
用于调节高压空气进气量，进而调节空气与泥浆混合程度及泥浆运动状态。
4. 进气管及接头法兰
公称直径3～5cm的镀锌钢管。下端管口封闭，开花孔便于气体与泥浆充分混合。如图2所示。
5. 导管：
与正循环配置相同。
6. 导管变径接头
导管接头上包含进气管接口、出浆口，其中出浆口方向应该弧形过渡，防止出现直角或者锐角过渡，这样会大大增加出浆的阻力。如下图所示。
7. 导管支架
与正循环配置相同。
8. 钢丝绳
与正循环配置相同。
9. 25吨吊车
与正循环配置相同。
10. 电焊气割
与正循环配置相同。