Giàn khoan tuần hoàn ngược nâng khí là thiết bị khoan hiệu quả cao được sử dụng rộng rãi trong thăm dò địa chất, xây dựng giếng nước và kỹ thuật móng cọc. Nguyên tắc cốt lõi của họ là trộn khí nén với dung dịch khoan để tạo ra chất lỏng-có mật độ thấp, tạo ra dòng tuần hoàn ngược hướng lên trong ống khoan, vận chuyển các cành giâm một cách hiệu quả và cải thiện hiệu quả khoan. Thiết kế của thiết bị này bao gồm nhiều bước chính, đòi hỏi phải xem xét toàn diện cấu trúc cơ khí, hệ thống khí nén và động lực học chất lỏng.
Đầu tiên, cấu trúc chính của giàn khoan tuần hoàn ngược nâng khí-bao gồm ống khoan, mũi khoan, buồng trộn chất lỏng khí-và hệ thống loại bỏ xỉ. Ống khoan thường được làm bằng thép cường độ-cao để đảm bảo sự ổn định dưới tác động của luồng khí-áp suất cao và dung dịch khoan. Thiết kế mũi khoan phải được điều chỉnh phù hợp với các điều kiện hình thành khác nhau, chẳng hạn như đá cứng hoặc đất rời, để nâng cao hiệu quả phá đá. Buồng trộn chất lỏng khí-là thành phần cốt lõi, chức năng của nó là trộn kỹ khí nén và dung dịch khoan, giảm mật độ chất lỏng và tạo ra dòng tuần hoàn ngược ổn định.
Thứ hai, việc thiết kế hệ thống khí nén là rất quan trọng. Khí nén đi vào buồng trộn khí-lỏng thông qua van điều chỉnh và vòi phun. Áp suất và tốc độ dòng chảy của nó phải được kiểm soát chính xác dựa trên độ sâu khoan và đặc điểm hình thành. Tỷ lệ hỗn hợp không khí-với-dung dịch khoan ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tuần hoàn ngược, do đó các thông số phải được tối ưu hóa thông qua các thử nghiệm hoặc mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD).
Cuối cùng, thiết kế của hệ thống loại bỏ xỉ phải đảm bảo việc loại bỏ các cành giâm một cách trơn tru. Các ống loại bỏ xỉ có đường kính-lớn thường được sử dụng, kết hợp với công nghệ tách bằng lốc xoáy, để giảm thất thoát dung dịch khoan và cải thiện hiệu quả tách các phần cắt.
Tóm lại, phương pháp tiếp cận tích hợp đối với giàn khoan tuần hoàn ngược nâng khí-yêu cầu tích hợp các công nghệ cơ học, khí nén và điều khiển chất lỏng, tối ưu hóa hiệu suất của từng bộ phận để đạt được hoạt động khoan hiệu quả và ổn định. Cách tiếp cận này đã cải thiện đáng kể hiệu quả khoan và giảm tiêu thụ năng lượng, khiến nó trở thành hướng phát triển quan trọng trong công nghệ khoan hiện đại.
