反循环空气钻井能降低井眼污染
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阐述反循环钻成孔技术的应用一、反循环钻成孔技术的简单论述反循环钻成孔技术普遍应用在桥梁桩基工程中。
反循环钻成孔是在静水压力下进行钻孔工作的,它与有很多优点,如钻孔直径比较多大,利于灌注,它对泥浆质量要求也不高,能较为准确鉴定孔底岩性,钻进速度与成桩效率有大幅度提升,孔壁稳定,成孔质量较好,混凝土浇注质量可以得到有效保证,提高单桩承载力,降低造价和施工成本等。
反循环钻成孔适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾等地层,对地层适应性非常广泛,它也适用于当采用圆锥式钻头等可进入的软岩及采用滚轮式钻头可进入的硬岩。
但是它不适宜用于自重湿陷性黄土层,也不宜用于无地下水的地层,对于粒径较大的卵砾石层、抛石层和大孤石层反循环钻进效率很低,甚至无法进尺。
反循环钻成孔技术作为桥梁桩基工程中的重要技术,有着其他技术无法比拟的优势。
在钻机施工时,通过旋转盘带动钻杆顶部的钻头切削破碎岩石,钻进冲洗液从钻杆与孔壁之间的环状空间中流入孔底,冷却钻头,并携带岩土钻渣,混合液在负压作用下从钻杆内部上升到底面溢进沉淀池后返回泥浆池中净化,净化后的冲洗液又返回孔内形成循环,这样形成的反循环系统,不仅可以加快桥梁桩基础工程的施工进度,还可以提高施工质量。
二、反循环钻成孔技术具体在桥梁桩基工程中的应用1、反循环钻成孔的施工工艺钻孔灌注桩钻孔的主要施工程序为:测量定位—埋设护筒—钻进就位—泥浆制备—钻进—检控—制作安装钢筋骨架—清孔—检查验收等。
反循環钻成孔技术的施工工艺以及质量控制流程图如下:2、反循环钻成孔的施工特点反循环钻孔中最为重要的就是护筒埋设。
在反循环钻孔灌注桩过程中,护筒起到很多作用,如:定位,钻孔导向,保护孔口以防底面石块调入孔内,隔离孔内空外表层水份,保持泥浆水位压力防止坍孔,桩顶标高控制依据之一,防止钻孔过程中的沉渣回流,保护孔内水位高出施工水位以稳定孔壁等。
埋设护筒是钻孔灌注桩的必须施工过程,包括挖土、放护筒、周边回填。
1.1施放井位(1)人员及设备安排为确保井位施放工作完成,总包单位安排 1 名测量工程师及 2 名测工与布井专业技术人员开展此项工作。
承受满足本工程需要的设备进展施放井位。
(2)井位布置的一般形式承受封闭布井的形式进展降水,井间距一般按 6.0~7.0m 掌握,如遇地下障碍物时依据现场实际状况做适当调整,降水井距离暗挖隧道构造外轮廓线 2.0~3.0m,距离明挖围护构造外轮廓线 1.5~2.5m。
受地面影响不能封闭处实行延长式布井。
(3)构造线施放及确认依据降水设计方案以及城市平面掌握网,利用现有电子地图采集井位的平面坐标,从业主及土建单位收集地铁 16 号线线路四周原导线点的资料以及地铁中线桩的数据,先由土建单位放出构造中线或边线,待我方复测无误后,开头施放初步井位。
(4)井位布放及确认井位初步布放后,还需对井位进展物探,如觉察有地下管线特别,必需错开地下障碍物,即对井位作出相应调整,但不得侵害主体构造。
要求对改移的井位再经地面物探核查,确认无地下管线后,用油漆作出显著标志,必要时承受钢钎打入地面下 300mm,并灌入石灰粉。
上钻前须再由人工挖探坑确认,由布井技术人员量测井位并加以确认。
1.2人工探井施工1.2.1施工工艺流程施工预备→放线定井位及高程→开挖第一节钻孔土方→支护壁模板→浇筑第一节护壁砼→检查孔位(中心)轴线→架设垂直运输架→安装手动葫芦→安装吊桶、照明、活动盖板等→开挖吊运其次节钻孔土方(修边)→先拆第一节模板、支其次节护壁模板→浇筑其次节护壁砼→检查孔位 (中心)轴线→逐层往下循环作业→原状土。
1.2.2施工预备(1)作业条件人工挖探孔的井壁支护要依据该地区的土质特点、地下水分布状况,编制切实可行的施工方案,进展井壁支护的计算和设计。
挖探施工前场地完成三通一平。
地上、地下的电缆、管线、旧建筑物、设备根底等障碍物均已排解或调查清楚。
各项临时设施,如照明、动力、通风、安全设施预备就绪。
探析特殊地质环境下的深层地下水钻探技术摘要:水资源是重要的资源类型,对人们的日常生活、经济发展、工农业建设等具有重要作用。
但是我国的水资源比较匮乏,对深层地下水的勘探和开发技术需要切实提升,从而在深层地下水钻探技术方面有所突破,提高对深层底下水的开发和利用。
因此,提高钻探工艺技术是急切解决的关键技术问题。
关键词:特殊地质环境;深层地下水;钻探技术引言我国地质环境复杂、类型多样,这增加了对深层地下水的钻探技术要求和难度,提高地下水钻探的危险等级,因此提高地下水钻探技术是地质学研究的关键领域。
提高钻探人员的技术含量、对地质条件的勘探能力和技术要求是安全施工的前提。
同时伴随科技发展逐渐提高钻探技术和勘探水准,从而为进行深层钻探提供地质条件依据,提高钻探的精准性和科技性。
在技术研究方面,突破技术研究瓶颈和技术壁垒,更新技术工具和研究方式,从而为钻探提供更为实用的技术。
一、深层地下水钻探特点(一)地质环境复杂深层地下水分布在地表水位以下10米以上的位置,上面承载着岩石和泥土,冒然开采容易引发地质塌陷,造成事故[1]。
同时,由于开采难度大,工作效率低,钻探难度大。
(二)钻孔层次多钻井结构复杂对底下水钻探要经过多层含水层,要获取深层地下水的信息数据就要首先切断每一层含水层的水力联系,因此钻孔数量、层次多,止水难度高,钻井的结构复杂。
(三)钻探技术和设备种类多由于深层地下水的结构复杂、地质环境多样,即便是统一钻孔可能也需要多项钻探技术进行施工,加大施工难度,这也就需要配备多种相关设备,从而达成对钻探的顺利实施。
二、特殊地质环境下的深层地下水钻探技术分析(一)多工艺空气钻探技术1.小口径空气反循环钻进技术该技术具有速度快的特点,纯钻速每小时达到20米到60米不等,通过利用空气压缩将孔底岩层碎屑等物质抽出,从而对岩层结构进行了解,观察岩层种类,作为判断是否含水及其含量的依据,同时通过分析粉尘颗粒判断砂岩、石灰岩的厚度,进而判断地下水补给的速度。
桩基施工反循环在桩基施工中,可能会出现反循环的问题。
反循环是指施工机械在钻孔过程中反弹出一部分钻屑,再次钻入原来的孔中,导致孔外缘直径扩大、孔壁变软以及钻杆受力过大等问题。
如何避免和解决反循环问题,提高桩基施工的效率和质量,是每个工程师都需要掌握的技巧。
反循环的原因反循环是由于钻孔过程中,钻头对土体的切削、压缩、平衡作用不平衡,导致土屑、石屑等垃圾物质被机械反弹出孔口,再次钻进孔口形成循环。
反循环还与土壤特性、工程地质条件、钻杆结构等因素有关。
如土壤层中间存在坚硬物体时,钻头遇到这些物质时,容易出现反循环。
反循环的危害反循环会使钻孔的质量和效率降低,同时也会增加桩基施工的成本和风险。
具体来说,主要有以下危害:1.孔外缘直径扩大,影响桩基承载力的计算和设计;2.孔壁变软,导致桩基孔深难以控制和保证;3.钻杆受力过大,不仅加大了钻杆的使用量和成本,也使钻杆强度下降,造成更多的安全隐患;4.沉降控制困难,可能会导致地面沉降、结构不稳定等安全事故。
反循环的解决方法为了避免反循环的危害,提高桩基施工的质量和效率,应采取相应的解决措施。
具体方法如下:1.采用合适的钻头,根据地质条件选择不同的切削结构和尺寸,以保证切削平衡和切削效率;2.加强钻孔预处理,如灌浆、注浆、冲洗等方法,减小孔壁阻力和土屑的粘附,降低反弹和阻力;3.加强钻机的锚固和加固,确保钻杆的水平位置和切削力的均衡,减小钻杆的变形和磨损;4.加强随时检查和控制,及时发现反循环和偏心等问题,采取相应的补救措施,保证施工的顺利进行。
反循环是桩基施工中常遇到的问题,给施工效率和质量带来不小的危害。
为了避免反循环的发生,我们需要掌握相应的解决方法和技巧,合理选择施工机械和工艺参数,及时发现和处理反循环问题,保证桩基施工的质量和效益。
钻井队长试题-1第一篇:钻井队长试题-1E级队长试题一、填空题(每题1分,共20分)1.明显的漏层如古潜山风化壳、石灰岩裂缝溶洞,其上部应用套管封隔。
一般钻入风化壳不许超过三米。
2.如发现有泥包现象,应停止钻进,提起钻头,高速旋转,快速下放,利用钻头的离心力和液流的高速冲刷力将泥包物清除。
3.使用液压震击器时,应记清震击器下面的钻具悬重,打捞时应记清打捞前的钻具悬重,•后者减去前者即为震击器以上的钻具悬重。
4.使用于套管中的磨鞋,其外径应比套管内径小4~6mm ,径向不能装保径齿, 也不能敷焊硬质材料,以防磨坏套管。
5.低泵速试验应按IADC规范进行,在油气层中钻进,遇下列情况之一(但不限于),都应做低泵速试验,并将试验结果记录到IADC报表上:司钻接班后;每钻进100米;换钻头和底部钻具组合变化时;泥浆性能变化较大时;修复泥浆泵后。
6.在一些测井项目中,禁止使用电台、高频电话、电吊、电焊等有强磁干扰的设备。
7.电测完下套管前,要下钻通井,探沉砂,记录遇阻点和沉砂高度。
8.钻进过程中有7种异常高压信号:机械钻速;D 指数;页岩密度;总气测值;钻屑特征;氯化物含量;泥浆出口温度。
9.闸板防喷器是能承受高压、可靠性好的主要井控设备,是井控的安全保证。
10.13-5/8“10000psi法兰钢圈型号是BX159 ;21-1/4”2000PSI法兰钢圈型号为 R73。
11.影响压井成功的三大因素是泥浆性能、施工参数、设备状况。
12.油管规范:3-1/2“ NU代表的意思:3-1/2”平式油管。
13.每对吊环的长度差应小于 10毫米。
14.三牙轮钻头牙轮之间相互啮合产生自洗效果。
15.使用喷射式钻头时,钻井液通过喷嘴喷向井底,在钻头周围形成涡流来清洗牙轮。
16.激动压力产生于下钻过程中,其结果是增大井底压力。
17.投测前,现要给测斜仪的钟表机构定时,需要定多长时间应考虑以下几个方面:井深、泥浆性能、组合测斜仪的时间。
钻井降噪措施引言在过去的几十年里,石油和天然气行业一直是全球能源供应的关键领域之一。
然而,在钻井过程中常常会产生噪音污染,给工作人员和周围居民的生活带来不便和健康风险。
为了解决这个问题,石油和天然气行业积极采取了一系列的钻井降噪措施,以减少噪音的产生和传播。
本文将介绍一些常见的钻井降噪措施及其原理,旨在帮助读者了解和推广相关技术,以降低钻井活动对环境和人类健康造成的影响。
1. 钻井噪音的原因钻井过程中产生噪音的主要原因有以下几个方面:1.1. 旋转设备的振动和摩擦钻机的驱动系统、钻具的转动以及钻具与井下岩层之间的摩擦,都会产生噪音。
1.2. 高压气体的喷射和冲击在钻井过程中,为了清理井孔和冷却钻具,常常使用高压气体喷射,喷射时产生的冲击和尾流也会产生噪音。
1.3. 环境回泥系统钻井过程中,为了控制井底压力和稳定井孔壁,常常需要通过环境回泥系统来输送泥浆。
泥浆的回流和循环也会产生噪音。
1.4. 井口设备和辅助设备在钻井活动中,井口设备和辅助设备(如压裂机、减速器等)也会产生噪音。
2. 钻井降噪措施为了减少钻井活动对环境和人类健康造成的影响,石油和天然气行业采取了多种钻井降噪措施。
下面介绍几种常见的措施:2.1. 合理选择钻具和钻机在钻井的选择过程中,需要综合考虑钻井机械的振动和噪音水平。
选择低振动和低噪音的钻具和钻机,可以有效减少钻井过程中的噪音。
2.2. 隔声罩和隔音板对于振动和噪音较大的设备,可以采用隔声罩和隔音板进行封闭。
隔声罩和隔音板能够有效吸收和隔离噪音,减少噪音的传播。
2.3. 地下钻井隔音屏障在钻井现场周围设置地下钻井隔音屏障,可以有效减少噪音向周围环境的传播。
隔音屏障通常采用砖墙、混凝土墙等材料构建,具有较好的隔音效果。
2.4. 声波波动控制技术声波波动控制技术是一种通过改变声学环境来控制噪音传播的技术。
通过在钻井现场周围布置声波传感器和控制装置,可以实时监测和控制噪音的产生和传播。
铋 I 第1卷第|期1994年12月 石油钻井工程
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反循环空气钻井能降低井眼污染 圭皇军(译) 趣堡芳(校) (新疆石油管理局钻井工艺研究所)
rE 二、
在几口天然气井中.地面设备配备一台空气干燥器进行反循环空气钻井有勘于消 除地层污染. 在反循环空气钻井过程中,空气循环介质是从井眼环空注入,经钻头再从钻柱内 部返出的。 无污染钻井(DFD)的三十首要目标是: 1 降低污染.初始敞喷产量将能准确地反映地层天然渗透率. 2 降低污染使诊断工具(温度测井,嗓声测井,泥浆(天然气组份)测井和井下电 视)能较好地监测液、气层位。 3 由于缩短和较准确地计算了滞后时问能返出大尺寸钻屑而改善了取样。 其次,通过以下优点能降低钻井成本; 1 当钻屑从钻轩反循环排出时.只需较低的空气排量。 2 由于环空话环回压的作用,减少了薄永层出水。 3 提高了大井眼的机械钻速。 自从1 9 8 5年以来,在天然气研究所(GRI)的倡议下.R .L,Graham公司 (RIG)研究了在钻井过程中识别油、气显示问题。认为在钻井中消除或减低地层污 染.将能较好地识别油气显示,并有助于以后的完井设计中定量化。 考虑到泥浆滤液的侵蚀和滤饼粘覆井壁表面,银容易理解为什么常规泥浆钻井污 染井眼并降低井眼附近地层渗透率.而且井眼污染的条件又与从排油边界到井眼需 保持一定流量的额外压降(或正趋肤)有关。 旋转空气钻井对井眼的污染比泥浆钻井和绳式顿钻钻井的要小.但是该污染仍可 足以阻碍低压,低渗油层的产液能力。常规空气钻井能分别在钻杆环空以3 5~5 0m/ h 在钻铤环空以5 O~6 0m/h速度输送粉尘钻屑。这股粉尘钻屑漉会污染地层,或造 成 粉尘封 (血酣鸭off).即钻屑细粒法覆井壁井有可能进入地层孔隙.另外,当采 用湿气作为钻井循环介质时,也会出现“泥封”( ng off)现象。 分析认为-“泥封”现象是两种污染地层最严重的一种,RIG开发了一种空气干燥 器能够消除压缩空气漉中的自由水,并能防止空气钻井的 泥封”现象。尽管研究认 为使用空气干燥器能清洁井眼,但很难确定降低污染的定性值。而反循环无污染钻井 认为即能消除“粉尘封 ,又能消除 泥封 现象。 在无污染钻井试验开始蹦前.需选择出比较无污染钻井和常规钻井的一些标准 为评价无污染钻井的有效性,选用以下五1、已技确认的测试试验①随钻试验 应{.拜空气姑井托降蕾井摹污染 (TW'D),②并下电视图片分析,⑨棵限渗透率试验,④钻屑样大小和蓐量分析。⑤钻 封参数分斩
1 随 钻 试 验 随钻试验可能是最实用、最简单评价不同空气钻井方式对地层影响的试验。 随钻试验要求首先吹净井眼钻屑。然后停止气流循环。常规循环钻井利用钻头浮 阕阻止地层液巍进入钻轩’反循环钻井利用方钻轩考克阻止地层液漉进入钻杆.关闭 防喷器,让井眼溢出物直接从节泷管汇排出。采用孔板流量计和曲线记录仪测量并记 录并下溢出物流量。直到溢出枷漉量稳定,通常需至步l 5~2 O r 。 当井内无钻柱时,需关闭防喷器全封闸板,再按上述要求通过节流管缇测量井下 溢出物流量。 TWD有助于研究不被常规旋转钻井注意的天然气层的存在及其递减特性。这种 现象有以下三种解释; ①空气捧量和高机械钻速遮掩了少量天然气流出。 ②在井壁表面发生不同形式的污染,阻制了天然气的泷出。 ③在锫至设计井深之前.碳氢化台蜘流出的已递减很低水平。这些泷出物可利用 摁浆测井识别和连续监澍。虽然在充气的空井眼中.很容易测定较长的敞喷带,但是 TwD能识别在完井计划中有潜在价值的生产层。 1.J 井下电视 井下电视(BHTv)是获取空气钻井眼最重要信息的仪器之一.该仪器巳被天然气 研究所(铡)改进用于监 泥盆纪天然气泥页岩。目前已被钻井行业接受和使用,能 在地面直接观察井眼特性. 该井下电视(酣Ⅳ)与配备特殊同轴电缆车一起使用。这种先进的摄像机能提供 极好的真实图象.配有深度编码器,并与一1、车载回转罗盘相联.该澍井方式通常要 和相关伽玛澍井一起使用,把信息记录在V陋录像带上.然后播故或进行计算机处 理。 在特殊方面的应用中,井下电视能控测天然气、油、水层,井描述井下基本情况。 该仪器能看见在A ̄ch)am盆地利用常规测井程序确认的地层小裂缝,层理面,断层 和出液层。井下电视还能确定无污染钻井前后并壁清洁度.
2 渗透率试验 裸眼渗透率试验( )能确定小层段地层物性。这些试验能测定储层渗透率,表 皮系数和孔晾压力值。 这些 试验是在3.3m层段利用膨胀式封隔器封隔井下钻柱的氨气加压/降压 试验。该试验是天然气研究所(GRI)的研究项目.由钻柱试验和氨气塞试验组成(最 近,GRI将发表有关OPT研究报告)。 对于无污染钻井. 试验是十分重要的。该试验已在三口井中证实常规钻井井 段存在井眼污染(郎:表皮系数为正)。 第1卷第 :99{牛12月 石油钻井工程 钻屑取样,钻屑样是在捧出管线出口采集的。钻屑足寸瞌预示厦循环空气钻井 的有数性.从地面采集的太粒破碎岩屑表明:选用的钻头能够达到井鼹净化。 钻屑样质量能瑗示钻屑沉降和槽染问题。而这两个问题能在连续循环和较短的准 确的延迟时间条件下会大幅度降低或消除 2.1 钻井参数 在反循环空气钻井过程中,应密切观 以下几个钻井参数,因为这些参数能及时 预示该工艺试验进展好坏。其中最明显的髟响因素是机械钻速。在这些试验中.与常 规钻井有关的其它钻井参数(钻压、转速)瞄合理评价反循环钻井效率.高机械钻速 归因于有较好的清洗井眼.而低钻速归因于井眼清洗不干净。 空气循环压力和变化也是一个关心焦点.高压力表明出现节漉或堵塞,而低压力 表明空气返速高和较好的携晨能力 另外・钻井人员监控空压机捧量就能确定最佳空气注入量。空气量太大会造成环 空压力过高和地面设备磨损.空气量太小使得井眼清洗不干净.造成低钻速.钻头磨 损和堵塞问题。 3 现场试验
在肯塔基州]Pike县,采用无污染钻井(DFI))技术钻成了三口进,即COOP一井, COOP二井和一口试验开发井(田井) COOP一井和COOP二井是与 蛐盆地承包商合作完成的。在遗两口井中, GRI进行钻井试验是从下入 21 9m技套之后到完井电 结柬. 田井是由RIG作为钻井承包商,GRI把它作为一口研究井进行钻井、完井实验 的.其中利用反循环钻成5个实验井段.在每一个实验井段,成功和问题井存.不过. 设备和工艺得到了改进.
衰l反栩环钻井渊
生Ift・0.10 4 8:ira 3.1 COOP一井 首次反循环钻井实验是把 2l9mm技套下入密西西比纪太石灰层璜部以后开始的。 下入套管开始实验的目的是消除可能存在的粉尘和钻屑对实验的影响.反循环钻井井段 是789-1~81 4m.是选用 l1●.3nl"a钻杆和 l 65.1m钻铤钻具组合钻成的一日井径 为 2 O 0mm的井眼. 66 l樯环堂气钻井能陴瓿井雎污袋 这孜窘 霞改进了部分常规钻井诞备。在力钻杆上安装了一个考克米控翩流量,在 立晴霹・静^ 篱 : 安装r少数接头和闸阎,用于实现匣循环钻井。另外,还需在兰牙转球 埒钻头中 镗一十 3】,7 5Tnm的孔眼。 第~敬实验没有成功,钻速太低 钻头寿命短,钻篇不够大,可能是由于井眼清冼 净遛成钻屑重复研磨.然而,令人鼓舞的是不存在钻头堵塞和地面设备过度磨损问题。 将来.必须改进钻头,从而能较好的清洗钻头戳近的钻屏.第二次实验是在 泥页 中1 3 4 2.6~1 41 9.5m之间。此次实验改进了 21 9mm钻头。首先堵死三个水眼.在钻 头中问镗了一个 31.75 zm的小孔,再在牙轮之间的盲水眼之间安装了短的三角形裙 板。矿大中心孔眼相信能返出较好(和较大)的钻屑,因为这样压降低.具有较高的气流 速度.堵死水眼并装上短裙板能提高钻头的清洗能力和玲即效率. 其实验结果令人鼓舞.钻屑粒度增大,并缩短了钻房逅出的滞后时阉.虽然钻井中无 明显油气显示,但井下电视观察该井眼十分清洁,证明无j盼尘存在,并获得一个清晰的井 眼特性图片。 然而,机械钻速都比正循环钻井低。平均机械钻速6.81TI/h,包括接单根。而在相同 层段条件下,(据有关纪录j常规钻井的机械钻速是1 8.6~2 6.3m/h。在实验中.被改进 的钻头、钻井参数和常规钻井的一弹 因此,将来还需提高井眼清洗能力
4 设备改进 下一步循 空气钻井实验改善了 一井两次实验的经验和设备。第一,保证在接 单根期间钻台人盟安全I第二,缩短接单根时间,第三,提高机械钻速。 井下关心的焦点是井眼清洗能力 在原先的实验中,钻头水眼被堵死,空气流经钻头 进2'- 31.7 5nlm的中心孔。此外.在钻头牙轮之间焊接了一种向下延伸的裙板,将其做 为钻头的一部分,设计的这种延仲的裙板能使空气流从环空经过钻头每个牙轮。这样,空 气演c提高了井艰清洗和冷却钻头的能力.从而提高机械钻速。 在前两次实验中,接单根时问要比常规钻井长了3~{倍。在卸掉方钻杆后,接单根 之前。只得泄掉环空气压.否则。一些钻屑、粉尘和油、气就会喷落到钻台上,这种情况既 麻烦又不安全。 解决的办法就是使用连续循环脏室装置(简称o。c)。这种。。c装置是一个带铰链和 锁键的拼台式柱状套筒,安装在方钻杆/钻杆连接处.起密封作用,防止粉尘和钻屑跑 溢,接单根时。有一根与排污管线相连的气流管汇提供捧污路径。在方钻杆卸下以后,关 闭o0c装置的活瓣阀,就能防止粉尘和钻屑喷上钻台。 这种O。c装置在接单根期间能保持气流连续循环,减少了既耗时又易造成井下压力 激动的泄压/增压循环次效。 另外.还附加了一根专用了无污染钻井为分离立管和方钻杆的气流管汇. 4.1 COOP二井 第三次反循环钻井实验钻完了整段Devecian泥页岩。是从Beta砂岩层以下到设计井 深,(1 0 9 3~1 36 8m).由于改进了地面和井下设备,其钻速大幅度提高。见表2.在同一 渑页岩层段条件下,对比了()00P一井常规钻井与OOOP二井反循环钻井.发现;①反循