摘 要：列举了地质钻探钻井液设计应考虑的诸因素和环节，包括地层条件、钻井液类型、钻井液材料等方面，并进行了分析、说明。为地质钻探钻井液设计和现场施工提供参考。

关键词：钻井液；深部地质钻探；处理剂

随着我国社会主义和谐社会的建设以及社会主义市场经济的高速发展，地质钻探技术也正迈向更进一步的发展旅程。地质钻探技术与我们生产生活存在着密切的相关性，致力于地质钻探技术的提高，对于我国的社会经济发展与建设具有着重要的意义。在文章中，探讨了深部钻探钻井液体系设计所存在的问题，并且研究了深部钻探钻井液设计因素、如何选择钻井液类型的问题、钻井液性能参数的确定以及制定泥浆配置的方法以及泥浆日常维护措施等等几个方面的内容。

一、深部钻探钻井液设计所存在的问题

在进行深空施工之前，首当其中的是制定详细周密的钻井液设计方案，对于将要面对的施工难题进行思考并且寻找解决问题的方法，从而保证施工的顺利进行以及提高施工效率，降低施工成本。深部钻探钻井液设计所面临的难题一般具有以下几点：（1）缺乏关于深部底层钻探的施工经验，因此难以准确判断深部底层的地质条件；（2）由于钻井施工任务的成本有限，同時钻孔结构存在一定的限制，因此所选择的钻井液必须同时具有多方面的功效，包括防涌、防塌与防漏，难以确定适合的钻井液密度；（3）在钻井液难以解决的技术难题中，如何协调统一钻井液多方面的综合性能是其中的一个。随着地质条件越来越复杂化，这个难题更为严峻；（4）由于施工作业时间比较长，容易引发钻井液有关的事故，必须对钻井液的性能提出更高的要求。

二、深部钻探钻井液设计因素

（一）地层地质因素

底层的特性与钻井液类型的选择具有密切相关性，通常在选择钻井液类型以及确定泥浆性能参数的过程中，必须以底层特性作为重要依据。主要的底层特性具有以下几种：

1.压力地层

对于压力较大的地层，因为其会容易出现缩径与坍塌，因此一般选择加重泥浆为宜；对于孔隙压力较小的地层，为了防止出现漏失的情况，一般采取充气泥浆或者泡沫泥浆。

2.含有蒙脱石的强水敏性地层

强敏水性地层含有大量的蒙脱石成分，因此容易出现膨胀性缩径，使得造浆分散。为了防止这种现象的发生，一般采取具有较强抑制性的泥浆，例如：优质聚合物泥浆。

3.软页岩、产生裂缝的硬页岩

该类地层孔壁的表面出现剥落与崩解的情况，容易导致孔壁坍塌。为了防止这种情况的恶化，最好所选择的泥浆具有较低的滤失量，而且具有较好的封堵作用，如果掉快的情况很严重，则可以适度的提高泥浆的密度。

（二）施工具体情况与条件

设计你江流变性能的参数的依据之一包括了设备的具体情况、井身的结构以及钻进的方法。首先，孔径越大则越需要高标准的泥浆，要求所用的泥浆具有较好的粘度、动塑比以及切力；其次，随着钻孔深度越深，泥浆减少摩擦作用越重要；再者，如果全面钻进，产生的岩硝比较多，应当考虑到泥浆的携带岩硝的作用；除此之外，绳索取心钻进对泥浆的要求更高，选择粘度较低、切力较低的泥浆有利于防止绳钻杆内壁污垢堆积，避免了由此造成的环空压力过大的问题。

（三）工程的要求

钻探工程对于钻井液性能也有一定的要求，一个是保证钻探工程的安全性，同时钻井液能够满足孔内的需求；另一个是要求机械钻探的速度必须提高。

三、钻井液类型的选择

钻井液类型的选择与底层的类型、施工的具体条件具有密切的关系，应当综合考虑各个方面的相关因素，来选择符合需求的钻井液类型。

（一）清水与自然造浆

清水充当冲洗液可以适用于完整、稳定而且无水敏性的地层钻进。当所钻进的深部地层是以粘土作为主要的组成成分的时候，破碎产生的岩硝与清水形成的混合物分散成浆液，成为自然造浆，具有低廉成本以及高速的钻进速度等优点。

（二）细分散泥浆

细分散泥浆指的是钙化土粉加入纯碱，再使用淡水配将钠化，然后加入其他各类的分散剂配置而成的钻井液体系。该钻井液体系对造浆粘土要求具有高度分散的特点，从而有利于其形成胶体的状态，同时具有一定的稳定性，例如：CMC泥浆。一般适用于复杂的底层，包括第三系第四系的松散地层、卵砾石地层等等，但是不适用于造浆地层。配浆的要求：膨润土含量在百分之五到百分之十之间；使用分散剂；同时保持PH值在10以上。

（三）粗分散钻井液

在泥浆中加入无机盐类的絮凝剂，使泥浆中的颗粒粗化，然后加入处理剂和包被钻硝，形成粗分散钻井液。该钻井液体系主要是通过其无机盐离子有效抑制泥页岩水化膨胀以及分散，从而防范发生缩径与坍塌的情况，与此同时还通过该钻井液体系中所含有的过量的离子来对地层中相同离子的物质进行溶解。底层的复杂程度不同，可以结合多种钻井液体系同时使用，包括了侯岩岩层、可溶性盐类地层等等。

例如，对于钾石灰钻井液体系，其处理剂包括了氢氧化钾、聚合物以及石灰等等材料；对于石膏钻井液体系，其处理剂包括了石膏、磺化褐煤等等材料；对于饱和盐水的钻井液体系，其处理剂包括了抗盐降粘剂、抑制剂等等材料。

四、钻井液性能参数的确定

（一）密度的确定

合理确定钻井液的密度，这是实现压力平衡钻进的重要步骤。在对钻井液密度进行确定的过程中，应当充分考虑到各个方面与密度相关的影响因素，包括了地层压力、波动压力等等。一般情况下，都是根据最小孔底的压力等同于地层压力的基本原则来对钻井液进行确定。

（二）钻井液流变性能的设计

关于钻井液流变性能的设计需要从以下几个方面进行考虑：

1.设计的原则

在进行钻井液流变性能的设计过程中，应当遵循相关的设计原则，首先必须保证携带岩硝的能力以及井眼净化的能力，同时保证环空流态接近稳定的状态以防对孔壁冲刷；其次，应当尽量降低钻井液的粘度，有利于对岩硝等物质进行清除，提高机械的钻井速率，降低环空的压力，避免钻杆的内壁堆积污垢；除此之外，还应当具有较低的摩擦力，也就是要求其具有较低的塑形粘度。

2.流变模式的选择

根据卡森模式来对深部地质钻探钻井液工艺进行相关的计算，发现胶体体系内的摩擦性质的量度受到固相种类与其含量的影响，固相含量越大，其颗粒分散就越细，亲水性就越强，所具有的液相粘度就会越高。

3.滤失量的确定

根据底层的特点来确定滤失量，对于水敏性较强与渗透性较强的地层，应当严格控制滤失量。

五、制定泥浆配置的方法以及泥浆日常维护措施

应当对现场的配浆设备及其方法进行必要的日常维护，主要包括以下几个方面的维护工作：（1）确定现场测试仪器配套以及监测的要求，通常使用的现场测试仪器包括：泥浆密度计、漏斗粘度计等等；2）制定关于钻井液地面的管理制度与规定；（3）制定关于钻井液资料录取的程序规定。

六、结语

随着人类社会的不断进步，新兴的科学技术不断涌现，人们的生活质量与生活模式发生了翻天覆地的变化，与此同时，人们的生产技术也随着科技革命的发展而不断更新，大大提高了人们的生产效率与产品的质量，地质钻探技术作为对人类社会发展意义尤其重要的一项技术，必须受到全球性的关注，努力提高该项技术的发展水平。

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作者简介：杨艳军，云南国土建设工程总公司滇西分公司。