泥漿在鉆探施工中的重要作用
關(guān)鍵詞：泥漿,處理劑,配制工藝,維護(hù)操作程序
泥漿不僅是預(yù)防和解決井內(nèi)事故的手段，更是提高鉆探效益和工程質(zhì)量的重要途徑。這句話體現(xiàn)沖洗液在鉆探施工中的重要性。因而泥漿選擇和配制技術(shù)在解決鉆探施工出現(xiàn)的各種問(wèn)題和如何提高鉆探效益和工程質(zhì)量上，越來(lái)越受到各施工單位的關(guān)注和重視。
一、泥漿的分類
1、泥漿的種類
按照泥漿密度的大小可分為非加重泥漿和加重泥漿;按照與粘土的水化作用的強(qiáng)弱可分為非抑制性泥漿和抑制性泥漿;按照泥漿固相含量的不同分為高固相泥漿、低固相泥漿和無(wú)固相泥漿;按照泥漿中流體介質(zhì)的不同可分為水基泥漿、油基泥漿和氣體型鉆孔流體。我們?cè)阢@探施工過(guò)程中常用的以水基泥漿為主導(dǎo)地位，只有在超深孔鉆進(jìn)或者特殊地層鉆進(jìn)才用到油基泥漿;在干旱缺水的地區(qū)施工或者嚴(yán)重漏失的地層施工采用氣液混合泥漿。目前在鉆探施工中用到，得到認(rèn)可的泥漿可分為以下幾個(gè)體系：
(1) 天然泥漿體系
(2) 分散泥漿體系
該體系由水、膨潤(rùn)土、分散劑組成。處理劑主要是對(duì)粘土和鉆屑起分散作用的分散劑，如降粘作用的聚磷酸鹽、單寧堿液、鐵锘木質(zhì)素磺酸鹽、褐煤。降濾失作用的CMC和聚陰離子纖維素。NaOH。
該體系的泥漿具有能形成較致密的高質(zhì)量泥皮，失水量低;耐溫能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但是存在固相含量高，粘度、切力大，機(jī)械鉆速低，對(duì)含鹽類地層易受污染，引起水敏性地層坍塌等缺點(diǎn)。
(3) 鈣處理泥漿體系
就是在分散泥漿中加入一定量的鈣離子和分散劑組成。
(4) 鹽水泥漿體系
用鹽水配制的泥漿，其它的處理劑根據(jù)需要而加入。這類泥漿主要應(yīng)用在鹽巖地層和溫度較低的地區(qū)。
(5) 鉀基泥漿體系
以各種聚合物鉀、銨、鈣鹽和KCl為主處理劑的防塌性泥漿。對(duì)水敏性地層的防塌效果好;抑制頁(yè)巖造漿能力強(qiáng)，可維持較低的泥漿密度和固相含量。
(6) 不分散聚合物泥漿體系
以某些具有絮凝和包被作用的高分子量聚合物為主處理劑的水基泥漿。這種泥漿的密度和固相含量低，機(jī)械鉆速高;剪切稀釋特性強(qiáng);處理劑有包被和不分散作用有利于保護(hù)孔壁。
(7) 低固相泥漿體系
泥漿中的固相含量小于4%的泥漿體系。通過(guò)加入合適的處理劑保證泥漿的固相不升高，保證了泥漿粘度、切力等性能。這類泥漿適合于金剛石繩索取心鉆進(jìn)。
(8) 無(wú)固相泥漿體系
這是一類水溶性聚合物的水溶液。這種水溶性聚合物有天然的、合成的和半合成的，種類有上千種。用這種水溶液作為泥漿使用，來(lái)滿足鉆探施工的需要。
(9) 油基泥漿體系
(10) 氣液混合泥漿體系
2、泥漿的功用
以上我們介紹了泥漿的種類，在實(shí)際的工程施工中，應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)的目的、地層的特點(diǎn)和鉆進(jìn)工藝方法等因素來(lái)具體的選擇合適的泥漿。泥漿在鉆進(jìn)的過(guò)程中主要起到了清除孔底巖屑將其攜帶至地面;控制地層壓力;冷卻和潤(rùn)滑鉆頭鉆具;形成泥皮，保護(hù)孔壁;傳遞孔底動(dòng)力;保護(hù)礦層和巖心;提供鉆遇地層的信息，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>
二、泥漿的配制
在某一個(gè)區(qū)域施工前，首先要了解施工鉆孔的設(shè)計(jì)、地層、地表、施工設(shè)備、施工方法、施工目的等對(duì)鉆井液的要求;了解了地層構(gòu)造，充分地了解地層各層次巖性的特點(diǎn)和特性，根據(jù)這些特點(diǎn)和特性，很好地預(yù)測(cè)出井內(nèi)會(huì)出現(xiàn)的坍塌、漏失等情況，為制定解決預(yù)案，制定正確的材料選擇、性能設(shè)定、配量精確的鉆井液配制方案。泥漿的配制過(guò)程必須嚴(yán)格按照配制程序、方法操作：
(1)嚴(yán)格計(jì)量
在配制鉆井液時(shí)，各種處理劑的配量要準(zhǔn)確。特別是加量較小的，更要做到十分精確。這樣可防止因加量不足或過(guò)多，造成鉆井液性能指標(biāo)設(shè)定值不達(dá)標(biāo)，而至使誘發(fā)井內(nèi)事故的發(fā)生。
(2)分別溶解
應(yīng)特別注意處理劑的物理、化學(xué)特性，配制過(guò)程應(yīng)采用分別溶解的方法。避免相互制約而造成溶解緩慢或不溶解。
(3)依次加入
鉆井液是由處理劑與溶解介質(zhì)的組合。它的多功能體系由多個(gè)單功能體組成。即多種處理劑混合組成。在配制過(guò)程中，應(yīng)按照分散、增稠、增黏的方式依次加入。
(4)性能調(diào)整
性能調(diào)整是鉆井液配制過(guò)程中的一個(gè)調(diào)制程序，主要是由于環(huán)境、條件、人為等因素，造成按劑量配制出來(lái)的鉆井液達(dá)不要功能體系所要求的性能指標(biāo)。必須要通過(guò)調(diào)制進(jìn)行性能調(diào)整，以滿足功能體系的需要。
(5)充分?jǐn)嚢?/p>
充分?jǐn)嚢枋谴偈垢鱾�(gè)單功能體快速、均勻地溶入整個(gè)功能體系中，完成整個(gè)配制過(guò)程。
三、泥漿的現(xiàn)場(chǎng)管理
1、切實(shí)做好對(duì)返漿性能的測(cè)定。
2、及時(shí)調(diào)整鉆井液性能和新液的補(bǔ)充。
3、預(yù)防、解決地層特性對(duì)鉆井液的侵害。
4、防止自然條件和人為因素對(duì)鉆井液的損害。
5、認(rèn)真、及時(shí)對(duì)有害固相進(jìn)行清除。
四、泥漿的選擇和配制工藝及維護(hù)在工程中的應(yīng)用
2010年至2011年 河南省盧氏縣夜長(zhǎng)坪鉬礦鉆探工程施工中,由于泥漿的選擇問(wèn)題,和泥漿的管理問(wèn)題,使得十幾臺(tái)鉆機(jī)在施工的過(guò)程中的鉆進(jìn)效率出現(xiàn)了很大的區(qū)別。所施工的鉆孔設(shè)計(jì)深度為900---1300米之間，均為直孔，終孔直徑為76.5mm;鉆穿的地層為花崗斑巖與矽卡巖互層，其中矽卡巖的膠結(jié)性較差，鉆進(jìn)過(guò)程中巖石的云母和巖屑顆粒大量剝落，嚴(yán)重地影響鉆進(jìn)效率，處理不當(dāng)?shù)那闆r下，使得鉆進(jìn)很難進(jìn)行;另外在鉆進(jìn)到600米以下的孔段還出現(xiàn)孔內(nèi)漏失現(xiàn)象。下面針對(duì)兩年來(lái)所施工的鉆孔的具體情況(泥漿的選擇、泥漿的管理)進(jìn)行分析。
1、 ZK1204孔和ZK2008孔的施工情況
這兩個(gè)鉆孔施工時(shí)，采用了普通的粘土泥漿，為了控制矽卡巖的剝落現(xiàn)象發(fā)生。配制泥漿的性能參數(shù)為：比重1.04，漏斗粘度24s，表觀粘度12mpa。S，塑性粘度11mpa。S，動(dòng)切力1，失水量12ml/30min，泥皮厚0.2mm。利用這樣泥漿性能的泥漿鉆進(jìn)，200---300米以上的鉆進(jìn)過(guò)程中，雖然孔內(nèi)的巖屑較多，但是鉆進(jìn)還能夠勉強(qiáng)進(jìn)行，隨著鉆孔的深度增加，孔內(nèi)的巖屑也隨之增加，泥漿的性能也隨之起了變化。鉆進(jìn)的回轉(zhuǎn)阻力隨之增加，及時(shí)調(diào)整泥漿性能，繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)至500米左右時(shí)鉆進(jìn)已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行，這時(shí)提出鉆具，再一次下鉆時(shí)發(fā)現(xiàn)孔底的沉淀巖屑已達(dá)到20米左右，嚴(yán)重時(shí)達(dá)到50—60米。繼續(xù)調(diào)整泥漿性能來(lái)處理孔內(nèi)巖屑，由于處理的時(shí)間長(zhǎng)，孔內(nèi)的巖屑也越來(lái)越多，鉆進(jìn)停止。耗時(shí)近4個(gè)月的鉆孔被迫移孔，重新開(kāi)孔鉆進(jìn)。
2、ZK1004孔和ZK2012孔的施工情況
這兩個(gè)鉆孔施工時(shí)，采用了清水+膨潤(rùn)土+植物膠SD-2+KP共聚物+CMC+PAm+06型高效潤(rùn)滑劑+多效堵漏劑(隨鉆型)，為了控制矽卡巖的剝落現(xiàn)象發(fā)生。配制泥漿的性能參數(shù)為：比重1.03g/cm3，漏斗粘度20s，表觀粘度12mpa。S，塑性粘度11mpa。S，動(dòng)切力1，失水量12ml/30min，泥皮厚0.5mm。嚴(yán)格按照泥漿配制工藝要求操作。即“嚴(yán)格計(jì)量、分別溶解、依次加入、性能調(diào)整、充分?jǐn)嚢?rdquo;。在鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)調(diào)整泥漿參數(shù)，嚴(yán)格管理，隨時(shí)補(bǔ)充泥漿原液，不隨意加入清水。在鉆進(jìn)漏失地層時(shí)，必要時(shí)加入植物纖維對(duì)漏失較嚴(yán)重的孔段進(jìn)行封堵。通過(guò)嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)管理，合適的泥漿配方，這兩個(gè)鉆孔比較順利的達(dá)到了地質(zhì)要求。孔深分別為1026米和1155米。用時(shí)為95天和109天。
3、ZK2002孔的施工情況
這個(gè)鉆孔施工時(shí)，采用了PAB無(wú)固相沖洗液，為了控制矽卡巖的剝落現(xiàn)象發(fā)生。配制泥漿的性能參數(shù)為：漏斗粘度24s，表觀粘度8.5mpa。S，失水量10ml/30min。這種沖洗液的配制工藝要求更為嚴(yán)格，分別加入，充分浸泡，充分?jǐn)嚢�，�?yán)格管理，在施工過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)孔壁坍塌的現(xiàn)象，剝落的巖屑也較少。經(jīng)過(guò)65天的鉆進(jìn)完成了1230米的鉆孔，達(dá)到了地質(zhì)目的。
五、結(jié)論
通過(guò)兩年的鉆探施工感覺(jué)到泥漿在鉆探工程施工中起到了至關(guān)重要的作用，特別是在泥漿的選擇、配制和現(xiàn)場(chǎng)管理都是用好泥漿為工程服務(wù)的關(guān)鍵;合理的選擇泥漿，很好的配制泥漿，嚴(yán)格的管理泥漿就能夠提高了工程質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少井內(nèi)事故率，降低鉆探成本，提高鉆進(jìn)效率。
