湯鳳林， 沈中華， 段隆臣， 彭 莉， Чихоткин В.Ф.

(1.中國地質(zhì)大學(xué)〈武漢〉，湖北 武漢 430074; 2.無錫鉆探工具廠有限公司，江蘇 無錫 214174)

1 概述

鉆孔沖洗(洗孔)是鉆探工程中的重要環(huán)節(jié)，其實(shí)質(zhì)是沖洗介質(zhì)在孔內(nèi)進(jìn)行連續(xù)循環(huán)或定期循環(huán)，達(dá)到清洗孔底、攜帶和懸浮巖屑、冷卻鉆頭和保護(hù)孔壁的目的。

洗孔方式對保全巖心起著重要作用，沖洗介質(zhì)一方面可以沖毀和沖蝕松散軟弱和易溶的巖心，另一方面在正循環(huán)的情況下，又可以把因機(jī)械作用而破壞的巖心顆粒從巖心管內(nèi)沖走，特別是輕顆粒、易溶解和揮發(fā)的成分最容易損失，從而造成巖心樣品成分的人為歪曲。可見，不同的洗孔工藝可能產(chǎn)生不同的復(fù)雜情況[1-6]。

這種復(fù)雜情況的種類很多，俄羅斯莫斯科地質(zhì)勘探大學(xué)KULIKOV V.V.博士等人在洗孔方面做了很多的科學(xué)研究和綜合分析工作，提出了鉆孔鉆進(jìn)時洗孔復(fù)雜情況的分類(見圖1)，并對地質(zhì)鉆探中常用的無泵鉆具鉆進(jìn)、噴射式鉆具鉆進(jìn)和氣舉鉆具鉆進(jìn)時的洗井工藝問題進(jìn)行了分析與討論，提出了相應(yīng)的建議[7-16]。

沖洗液孔底反循環(huán)與正循環(huán)相比的優(yōu)點(diǎn)是：由于沖洗液是反向循環(huán)，與巖心進(jìn)入巖心管的方向一致，避免了沖洗液對巖心的正面沖刷和液柱壓力對巖心造成的擠壓和磨損，有利于巖心進(jìn)入巖心管，減少了流失和重復(fù)破碎；同時還能使巖心在巖心管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，減輕了相互研磨和選擇性磨損，因此可以提高在裂隙發(fā)育、破碎、性脆、軟硬不均的地層鉆進(jìn)時取心的數(shù)量和質(zhì)量。

圖1 洗孔工藝過程中復(fù)雜情況分類

現(xiàn)就地質(zhì)鉆探中常用的無泵鉆具鉆進(jìn)、噴射式鉆具鉆進(jìn)和氣舉鉆具鉆進(jìn)時的洗井工藝問題討論如下。

2 無泵反循環(huán)鉆進(jìn)洗井工藝

無泵反循環(huán)鉆進(jìn)，即鉆進(jìn)中不用水泵進(jìn)行沖洗鉆孔，而是利用孔內(nèi)的靜水壓力和上下提動鉆具在孔底形成局部反循環(huán)而實(shí)現(xiàn)沖洗孔底的鉆進(jìn)。其工作原理是，在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的同時，頻繁上下提動鉆具，上提鉆具時，球閥關(guān)閉，粗徑鉆具具有類似活塞的抽吸作用，將含有巖粉的沖洗液吸入巖心管中。下放鉆具時，被吸進(jìn)的沖洗液在壓力作用下，沖開球閥，并從其上的回水口流出，巖粉沉淀于取粉管中。反復(fù)提動鉆具即可使沖洗液在孔底形成局部反循環(huán)，達(dá)到清除巖粉、冷卻鉆頭和提高采心數(shù)量和質(zhì)量的目的。

鉆具向上提動時，球閥關(guān)閉，巖心管內(nèi)壓力減小，沖洗液流由于壓力降的原因，克服外環(huán)狀間隙(孔壁和巖心管之間)和內(nèi)環(huán)狀間隙(巖心管和巖心之間)的水力阻力和鉆頭中的水力阻力，從外環(huán)狀空間向巖心下方的空間流動(見圖2)[7]。

圖2 鉆孔無泵鉆進(jìn)用鉆具示意圖

無泵鉆進(jìn)的效果，在很大程度上取決于沖洗液流動過程中水力阻力的大小。一方面，提升鉆具時，這種流動水力阻力越小、在粗徑鉆具中的壓力越小，則沖洗液流量越大，液流運(yùn)送能力越大，最終導(dǎo)致巖心采取率越高。另一方面，下降鉆具時液體通過球閥和繼續(xù)通過巖粉導(dǎo)管孔眼流動水力阻力越小，則在這個水力流動過程中的流量越高，巖心管中的壓力越小，沖洗液從內(nèi)環(huán)狀空間向外環(huán)狀空間流動的用量越小，其結(jié)果是巖心材料保護(hù)的越好。

可見，從孔內(nèi)提升鉆具時粗徑鉆具中壓力最小和用于摩擦損失的壓力損失最小，以及投放鉆具時上下提動鉆具過程中球閥開啟需要的壓力最小，是保證孔底形成巖心巖粉材料并保存巖心巖粉材料的最為主要的因素。

2.1 提升鉆具的情況

鉆具提升到孔底上方h高度時，根據(jù)波義爾-馬里奧特(等熱膨脹)定律，得出粗徑鉆具內(nèi)絕對壓力最小值P2為[7]：

(1)

式中：P0——大氣壓力；ρ——沖洗液密度；g——重力加速度；Hkm——巖心管長度;k1——巖心管充滿巖心系數(shù)；α=dk/dkm；dk——巖心直徑；dkm——巖心管內(nèi)徑;h——鉆具提升高度。

粗徑鉆具內(nèi)絕對壓力最小值P2與鉆頭外徑Dkop、巖心管充滿巖心系數(shù)k1的關(guān)系，見圖3。

圖3 鉆具提升時，粗徑鉆具內(nèi)絕對壓力最小值P2與鉆頭直徑Dkop、巖心管充滿巖心系數(shù)k1的關(guān)系

從圖3可見，提升鉆具時，粗徑鉆具中的壓力隨鉆頭直徑的增加而減小，隨巖心管充滿巖心系數(shù)的減少而增加。所以，利用大直徑鉆頭時,可以期望得到較高的巖心采取率。雖然提升鉆具時，巖心管內(nèi)的壓力隨巖心管充滿巖心系數(shù)的增加而減少，但是，同時粗徑鉆具內(nèi)沖洗液流動的阻力也增加了[7]。

2.2 提升鉆具時用于摩擦的壓力損失

提升鉆具時，壓力損失主要部分是由于外環(huán)狀空間和內(nèi)環(huán)狀空間內(nèi)的線性水力阻力和鉆頭中的水力阻力引起的。假設(shè)線性阻力系數(shù)是個常數(shù)，我們利用達(dá)西-別斯巴赫公式，得到用于摩擦的壓力損失Pmp：

(2)

式中：λ——線性水力阻力系數(shù)；ρ——沖洗液密度；Hkm——巖心管長度;Q——提升鉆具時沖洗液的體積用量；Dkop——鉆頭外徑；Dkm——巖心管外徑；dkm——巖心管內(nèi)徑；dkop——鉆頭內(nèi)徑；k1——巖心管充滿巖心系數(shù)；dk——巖心直徑；dkm——巖心管內(nèi)徑；Pkop——鉆頭中的壓力損失。

式中：t——沖洗液充滿巖心管中騰出體積所花費(fèi)的時間，代入式(2)，得[7]：

(3)

用于摩擦的壓力損失計(jì)算結(jié)果見圖4[7]。

圖4 提升鉆具時用于摩擦的壓力損失Pmp與鉆頭直徑Dkop、巖心管充滿巖心系數(shù)k1的關(guān)系

從圖4可見，直徑112～151 mm鉆頭用于摩擦的壓力損失最大，直徑46～112 mm鉆頭用于摩擦的壓力損失最小。這是因?yàn)?，鉆頭和巖心管直徑增加時，決定水力阻力大小的液流當(dāng)量直徑?jīng)]有成比例地改變所致。因此，可以期待利用直徑76～112 mm鉆頭進(jìn)行無泵鉆進(jìn)時可以得到最高的巖心采取率。

2.3 鉆具下放的情況

沖洗液從巖心管排出時開啟球閥所需要剩余壓力為P(見圖5),閥座直徑dC，則為了平衡球閥所需要的力F為：

dш-球的直徑；dC-閥座直徑；H-球上方的液柱高度

從圖5得知：

F=mшg+F1-F2

式中：F1、F2——作用到球閥上的力；mш——球的質(zhì)量。

F1=(π/4)dШ2ρgH

式中：dш——球的直徑；H——球上方的液柱高度。

F2=(π/4)(dШ2-dC2)ρgH

代入、整理后，得：

(4)

根據(jù)進(jìn)行的分析，可以做如下結(jié)論：

(1)在使用的無泵鉆進(jìn)鉆具中，鉆頭外徑76～112 mm的粗徑鉆具中的水力阻力最小。使用這種鉆具可以得到好的巖心采取率和好的取心質(zhì)量。

(2)在設(shè)計(jì)新的無泵鉆進(jìn)的粗徑鉆具專用結(jié)構(gòu)時，需要考慮粗徑鉆具的水力動力學(xué)特征。水力學(xué)最完善的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證在從孔內(nèi)提升鉆具時巖心管內(nèi)的壓力最小和用于摩擦的壓力損失最小。

(3)投放無泵鉆進(jìn)的鉆具時，為了減少提放過程中沖洗液從內(nèi)環(huán)狀空間向外環(huán)狀空間的數(shù)量，球閥部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足以下要求：閥座孔眼直徑應(yīng)是最大許用直徑；球閥直徑應(yīng)該近于閥座通孔直徑；球閥材料平均密度應(yīng)該接近巖礦漿密度(ρш/ρ=1.3～1.4，ρ為巖礦漿密度)。

3 噴射式鉆具鉆進(jìn)的洗孔工藝

噴射式鉆具是形成孔底反循環(huán)沖洗的鉆具，也稱噴反鉆具。其工作原理是由水泵送來的高壓沖洗液流，在沿鉆桿進(jìn)入噴嘴時，由于噴嘴內(nèi)腔呈錐形，且出口直徑較小，在壓力差的作用下，下部巖心管中的液體被抽吸到擴(kuò)散腔中，進(jìn)入混合管形成負(fù)壓抽吸液流。這種高壓沖洗液流和負(fù)壓抽吸液流混合，進(jìn)行能量交換(高壓射流動能變?yōu)閴毫δ?，被吸液體變?yōu)閯幽?，流入擴(kuò)散室，經(jīng)分水接頭排水孔排出。排出的沖洗液一部分在剩余壓力作用下，沿鉆桿和孔壁環(huán)狀間隙返回地面，另一部分在負(fù)壓作用下，進(jìn)入巖心管內(nèi)形成孔底反循環(huán)，沖洗鉆孔。這種負(fù)壓抽吸作用是造成孔底反循環(huán)的主要原因。

為了在可鉆性9～12級裂隙、破碎和層狀巖石中鉆進(jìn)時可以得到符合要求的巖心采取率，可以使用不同結(jié)構(gòu)的噴反鉆具。噴反鉆具可以是單管鉆具，也可以是雙管鉆具，見圖6[7]。

但是，大量實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)際表明，在鉆進(jìn)1～5級可鉆性巖石時，回次進(jìn)尺短，其使用受到影響。經(jīng)過研究可以認(rèn)為其主要原因是，隨著巖心管內(nèi)充滿巖心和巖粉材料，由于取心鉆具內(nèi)水力阻力數(shù)值增大、不好控制，而使上返液流流量降低所致。

QP、QH、QC-分別是工作液流、負(fù)壓抽吸液流和混合液流的體積流量；РP、РH、РC-分別是工作液流、負(fù)壓抽吸液流和混合液流的絕對壓力

圖6噴反取心鉆具鉆進(jìn)時液體流動示意圖

為了確定噴射液流數(shù)值變化的規(guī)律性、找到降低取心鉆具內(nèi)的水力阻力，可以采用射流裝置工作的試驗(yàn)理論研究成果[7]，通過液體流動工藝原理示意圖將其用于噴射取心鉆具(圖7)。

QP、QH、QC-分別是工作液流、負(fù)壓抽吸液流和混合液流的流量; РP、 РH、 РC-分別是工作液流、負(fù)壓抽吸液流、混合液流的絕對壓力；Р0、РНАСаб-大氣壓力和沖洗液泵出口處的壓力；L-孔筒長度;1-鉆桿柱內(nèi)下行液流；2-取心鉆具內(nèi)的上返液流; 3-鉆孔環(huán)狀空間內(nèi)的返流

圖7噴射式取心鉆具鉆進(jìn)時孔內(nèi)液體流動工藝示意圖

俄羅斯科研人員Соколов Е.Я.和Зингер Н.М.等人對射流式噴反鉆具工作原理進(jìn)行了大量的理論分析和試驗(yàn)研究，得到了下列成果公式[7]：

(5)

式中：Qр、Qн——工作液流、負(fù)壓抽吸液流流量;РТРКН——取心鉆具內(nèi)流動時的摩擦壓力降；L——孔筒長度；λ——線性水力阻力系數(shù)；ρ——沖洗液密度；θ——鉆孔長度平均頂角大??；DC、Dбм——鉆孔直徑和鉆桿外徑。

分析(5)式可見：

(1)孔深越小，則產(chǎn)生負(fù)壓抽吸的噴射液流用量QH越小。這是因?yàn)?，在其他條件相同情況下，液體在巖心鉆具內(nèi)的上返流動受到PC和PH壓力差的制約，即受到ΔPC=PC-PH數(shù)值的制約?？咨钤叫?，則混合液流壓力PC越小，相應(yīng)地QH數(shù)值也越小。所以，在生產(chǎn)條件下看到的淺孔鉆進(jìn)時回次提前結(jié)束，可能是由于孔內(nèi)液柱壓力小因而QH流量不足引起的。所以可以通過增加鉆探水泵的供水量，即增加QP來增加QH來解決這個問題。

(2)鉆探水泵供給的流量QP越大，負(fù)壓抽吸的噴射流量QH越大。所以，在廣泛范圍內(nèi)有效控制的水泵供給量QP，是在復(fù)雜地質(zhì)條件下成功使用噴反鉆具的重要條件。

(3)液體在取心鉆具中流動的水力壓力РТРКН越大，則負(fù)壓抽吸噴射液流QH的數(shù)值越小。壓力在取心鉆具中的損失是由壓力在巖心和巖心管間隙中的損失以及在鉆頭中的壓力損失組成的。第一個(巖心管內(nèi))壓力損失在負(fù)壓抽吸流量QH減少時可以減小。第二個(鉆頭內(nèi))壓力損失，在對鉆頭水路系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)和保持負(fù)壓抽吸流量QH不變的條件下，也是可以減小的。

(4)金剛石鉆頭的水路系統(tǒng)。水路系統(tǒng)形狀隨意的鉆頭回轉(zhuǎn)時，沖洗通道中的液流也是轉(zhuǎn)動的。換句話說，在充滿液體的鉆孔中回轉(zhuǎn)的鉆頭，可以在結(jié)構(gòu)上起到離心泵沒有起到的作用。依靠鉆頭回轉(zhuǎn)而形成的液流(或形成的壓力降)，在孔底反循環(huán)沖洗時，會阻礙液體在巖心管中的流動，而且，回轉(zhuǎn)速度越高，離心泵的作用越大。為了排除這種可以在取心鉆具內(nèi)大大增加水力阻力(高達(dá)0.1 MPa)和減少負(fù)壓抽吸噴射液流的離心作用，而且要在結(jié)構(gòu)上保證流體液的向心(向取心鉆具內(nèi))流動，應(yīng)該把金剛石鉆頭的沖洗通道剖面做成與離心泵輪葉剖面反向，使輪葉逆轉(zhuǎn)方向向后折回的形狀(見圖8)。液體絕對運(yùn)動速度向量和移動速度向量間的夾角，在進(jìn)入沖洗通道和從沖洗通道出來時分別為8°～15°和25°～30°。為此，鉆頭扇形塊前刃剖面應(yīng)該有近于對數(shù)螺旋線的形狀。這種剖面的沖洗通道，不僅可以保持上返負(fù)壓抽吸液流繼續(xù)流動，還可以把破碎的巖屑有效送入巖心管內(nèi)。

圖8保證沖洗液向中心流動的金剛石鉆頭沖洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

采取上述這些工藝措施(淺孔鉆進(jìn)時采用大流量的工作液流，在廣泛范圍內(nèi)調(diào)節(jié)工作液流的供給量，使用特殊剖面沖洗通道的鉆頭)，可以擴(kuò)大噴反鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)的使用范圍，并且可提高回次進(jìn)尺的長度。

4 氣舉鉆具鉆進(jìn)的洗孔工藝

為了鉆進(jìn)易溶巖礦層(如巖鹽)以及在裂隙發(fā)育沖洗液嚴(yán)重漏失的條件下得到合格的巖礦心采取率、提高取心質(zhì)量，可以采用氣舉反循環(huán)鉆具。其工作原理是：把由進(jìn)氣管送來的空氣壓入鉆桿柱內(nèi)，此時鉆桿柱用作升液管。進(jìn)氣管放入鉆桿柱內(nèi)一定的深度，鉆桿柱內(nèi)形成氣水混合物，其密度低于鉆桿與孔壁間隙中沖洗液的密度，而鉆桿與孔壁的間隙與鉆桿內(nèi)部空間是一連通器，因此處于鉆桿與孔壁間隙中的沖洗液，在液體靜力作用下擠入升液管內(nèi)。擠進(jìn)來的沖洗液經(jīng)過鉆頭，攜帶巖粉和巖心進(jìn)入巖心管內(nèi)腔。與其他孔底反循環(huán)鉆具一樣，在巖心鉆具上部有閉口式巖粉收集器，使上返沖洗液中質(zhì)量較輕的巖粉匯集于是收集器中。

氣舉鉆具鉆進(jìn)時，洗孔工藝過程需要根據(jù)洗孔工藝程序進(jìn)行控制，該程序是以通過隨著鉆孔的加深而增加空氣供給量的辦法來保持液體上返液流流動速度不變?yōu)榛A(chǔ)的。

可以從地面(水池)向孔內(nèi)供給沖洗液，也可以由鉆孔穿過的含水層中供給沖洗液(見圖9)。

h0-孔口到?jīng)_洗液溢出孔眼的距離；h-氣液混合物高出沖洗液動水面的距離；H-氣液混合物柱高度；HC-液柱在孔內(nèi)的高度；D、d-分別是液流的大直徑和小直徑

圖9氣舉鉆具鉆進(jìn)洗孔工藝計(jì)算用圖

氣舉鉆具鉆進(jìn)時，在鉆孔鉆進(jìn)過程中保持液流速度不變是最重要的任務(wù)之一。速度不變，一方面可以形成并保護(hù)巖心材料，另一方面可以防止由于巖心鉆具被巖屑阻塞而回次提前停止。

因?yàn)樵阢@孔鉆進(jìn)過程中，混合器潛入系數(shù)的大小和空氣壓縮機(jī)的空氣供給量是不變的，所以由于水力阻力的增加，液流的速度(和流量)會減小。為了避免這一點(diǎn)，必須在鉆孔鉆進(jìn)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)的洗孔工藝程序，加大空氣的供給量。

根據(jù)水力靜力學(xué)和氣舉鉆具靜力學(xué)理論研究、計(jì)算和公式推導(dǎo)，最后得到壓縮機(jī)供給的空氣量Q0為[7]：

則

Q0=AHCQ3+BQ

(6)

式中：λ——線性水力阻力系數(shù)；ρ——水的密度；HC——孔內(nèi)液流高度；Q——液體體積用量；dЭ——液流當(dāng)量直徑；f2、f1——環(huán)狀液流和圓柱狀液流橫斷面面積；h——?dú)庖夯旌衔锔叱鰶_洗液動水面的距離；k——混合室吃入鉆井液動水面的系數(shù)；P0——大氣壓力。

從(6)式可見，隨著鉆孔深度的增加，必須與之成比例地增加空氣壓縮機(jī)的空氣供給量(見圖10a)，利用氣舉鉆具鉆進(jìn)洗孔穩(wěn)定器，可以控制氣舉鉆具洗孔工藝過程(見圖10b)。

a-氣舉鉆具鉆進(jìn)時，推薦的空氣供給量與孔內(nèi)液柱高度的關(guān)系圖；b-氣舉鉆具鉆進(jìn)時穩(wěn)定器工作控制模塊示意圖；ЗРЖ-設(shè)計(jì)的液體用量模塊；БС-對比模塊；РД-逆向電動機(jī)模塊；РПВ-壓縮機(jī)供給空氣調(diào)節(jié)器模塊；МП-開關(guān)機(jī)構(gòu)模塊；ИМ-執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊；Q0-空氣用量；HC-孔內(nèi)液柱高度；Q-液體用量；Qφ、QЗ-液體的實(shí)際用量和液體的設(shè)計(jì)用量；---→-電信號通道；--→-機(jī)械信號通道；φQφ、φQЗ、Δφ-電信號

圖10氣舉鉆具鉆進(jìn)洗孔過程水力控制系統(tǒng)框圖[7]

穩(wěn)定器工作系統(tǒng)是個自動單通道跟蹤系統(tǒng)?？諝鈮嚎s機(jī)的空氣供給量調(diào)節(jié)器РПВ是自動控制的對象。保持可以保證液流上返運(yùn)動所需速度的液體設(shè)計(jì)供給量QЗ和液體實(shí)際供給量Qφ相等，是氣舉鉆具鉆進(jìn)洗孔工藝過程穩(wěn)定的條件。

穩(wěn)定器工作如下：與從孔內(nèi)流出來的液體實(shí)際用量Qφ成比例的電信號φQφ，從流量計(jì)出來，進(jìn)入對比模塊БС的一個零放大入口。在БС的另一個入口，進(jìn)入一個與液體設(shè)計(jì)(必要)用量QЗ成比例的電信號φQЗ。如果φQφ和φQЗ相等，則在對比模塊БС上沒有信號Δφ=φQЗ-φQφ，即Δφ=0。如果液體實(shí)際用量Qφ隨著鉆孔深度的增加而發(fā)生變化，則對比模塊БС出口端發(fā)出的電信號Δφ接通逆向電動機(jī)РД，逆向電動機(jī)РД通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)ИМ(減速器)和開關(guān)機(jī)構(gòu)МП(摩擦離合器：如果開通，即是自動控制，如果斷掉，即手動控制)調(diào)整空氣壓縮機(jī)供給量調(diào)節(jié)器РПВ，直到出口液體實(shí)際用量Qφ與設(shè)計(jì)用量QЗ相等為止。此時，對比模塊БС的信號Δφ=0，則空氣用量的調(diào)節(jié)停止。如此反復(fù)。

5 討論與建議

根據(jù)上述分析，可以提出以下討論和建議[8-16]。

(1)洗孔是鉆探工程中的重要環(huán)節(jié)，沖洗介質(zhì)在孔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，可以清洗孔底、攜帶和懸浮巖屑、冷卻鉆頭、保護(hù)孔壁，達(dá)到保證正常鉆進(jìn)、得到好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的目的。不同的洗孔工藝可以產(chǎn)生不同的復(fù)雜情況。提出的洗孔復(fù)雜情況分類，有助于更好地了解、分析和處理洗孔中出現(xiàn)的問題和選擇妥善處理的措施。

(2)與洗孔正循環(huán)不同，沖洗液孔底反循環(huán)由于沖洗液是反向循環(huán)，與巖心進(jìn)入巖心管的方向一致，避免了沖洗液對巖心的正面沖刷和液柱壓力對巖礦心造成的擠壓和磨損，有利于巖心進(jìn)入巖心管，減少了流失和重復(fù)破碎；同時還能使巖心在巖心管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，減輕了相互研磨和選擇性磨損，因此在裂隙發(fā)育、破碎、性脆、軟硬不均的地層鉆進(jìn)時可以提高采取巖心的質(zhì)量。

(3)無泵鉆進(jìn)時，從孔內(nèi)提升鉆具時粗徑鉆具中壓力最小和用于摩擦損失的壓力損失最小，以及投放鉆具時上下提動鉆具過程中球閥開啟需要的壓力最小，是保證孔底形成巖心巖粉材料并保存巖心巖粉材料的最為主要的因素。所用球閥直徑應(yīng)該近于閥座通孔直徑，球閥材料平均密度應(yīng)該接近巖礦漿密度。

(4)噴射式反循環(huán)鉆進(jìn)情況下，在淺孔鉆進(jìn)時建議采用大流量的工作液流，在廣泛范圍內(nèi)調(diào)節(jié)工作液流的供給量，使用特殊剖面沖洗通道的鉆頭，這樣可以擴(kuò)大噴反鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)的使用范圍，并且可以提高回次進(jìn)尺的長度。

(5)氣舉反循環(huán)鉆具可以用于鉆進(jìn)易溶巖礦層(如巖鹽)以及在裂隙發(fā)育沖洗液嚴(yán)重漏失的條件下，得到合格的巖心采取率，提高取心的質(zhì)量。氣舉鉆具鉆進(jìn)時，在鉆孔鉆進(jìn)過程中保持液流速度不變是最重要的任務(wù)之一。速度不變，一方面可以形成并保護(hù)巖心材料，另一方面可以防止由于巖心鉆具被巖屑阻塞而回次提前停止。氣舉鉆具鉆進(jìn)時洗孔工藝過程，需要根據(jù)洗孔工藝軟件程序進(jìn)行控制，該程序是通過隨著鉆孔的加深而增加空氣供給量的辦法來保持液體上返液流流動速度不變?yōu)榛A(chǔ)的。