冲洗液在钻探施工中的重要性

2013-01-30马玉军荣忠良

中国科技信息 2013年6期

关键词：处理剂水溶液钻井液

马玉军荣忠良

1.辽宁省有色地质局107队，辽宁大连 116113；2.辽宁省有色地质局103队，辽宁丹东 118008

冲洗液在钻探施工中的重要性

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1.辽宁省有色地质局107队，辽宁大连 116113；2.辽宁省有色地质局103队，辽宁丹东 118008

对于金刚石绳索取心钻进而言，冲洗液的主要功能是冷却钻头、排除和携带岩粉、保护孔壁、润滑钻具、传递孔底冲击功等。要想使冲洗液达到我们需要的效果，在冲洗液的选择，处理剂的使用、冲洗液的配置、日常的维护管理等方面都得做的很好才能使我们选用的冲洗液，达到我们预期的效果，提高钻进效率，降低钻探成本。

1 冲洗液的种类

钻探用的冲洗液的种类有多种，大致可分为以下几种：按流体介质：分为水基、油基、泡沫、气体型、合成基钻井液；按密度：分为非加重和加重钻井液；按水化作用强弱：分为非抑制性和抑制性钻井液；按固相：分为高、低、无固相钻井液。目前金刚石绳索取心钻进广泛采用的冲洗液多为水基冲洗液，以低固相和无固相为主。

2 冲洗液的制作工艺

在实际工程施工中，根据地层的情况和以往的施工经验对该地层相适应的冲洗液进行设计，对采用的冲洗液的处理剂进行选配，特别是对于复杂地层钻进时冲洗液质量的好坏对钻进的效果尤为重要。冲洗液的制作工艺具体应该按照如下的步骤进行。

2.1 首先应根据地层情况选择冲洗液和处理剂，并了解处理剂的性能；

2.2 确定冲洗液的性能参数，进行室内实验确定固相和处理剂的用量，得出冲洗液的配方；

2.3 确定配制工艺，具体应做到严格计量、分别溶解、依次加入、充分搅拌。并能够做好记录，以利于泥浆性能的调整。

3 冲洗液的维护

3.1 切实做好对返浆性能的测定

定时、定人对返浆性能进行认真的测定，使钻井液的性能保持在最佳值。掌握钻井液性能的细微变化对钻进工作的影响，并能及时地进行维护和处理。

3.2 及时调整钻井液性能和新液的补充

发现钻井液或施工地层发生变化，应根据变化情况及时调整钻井液性能或配制新液替换或者补充，以满足钻进施工的需要。

3.3 预防、解决地层特性对钻井液的侵害

预防、解决地层特性对钻井液的侵害，是钻井液维护的一个重要措施。对地层中的钙、镁、盐等对钻井液的侵害，采取相应的预防措施和解决方法。

3.4 防止自然条件和人为因素对钻井液的损害

自然条件：如地表含泥沙水流、室外温度等。人为因素：如意外加入、无知加入。

3.5 认真、及时对有害固相进行清除

认真、及时清除有害固相，是保障钻井液性能稳定的一个积极措施。使钻井液保持较低固相或设定比重，防止因固相偏高或偏低而造成各种施工困难和井下事故的发生。

4 冲洗液在工程施工的应用

4.1 河南省卢氏县夜长评钼矿属于矽卡岩型矿床，矿床产于花岗岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩等岩体与石灰岩的接触带及其附近的围岩中。在孔深600米以上的岩石，由于岩石的风化蚀变的程度较强，钻进的过程中在钻杆转动的作用下，孔壁的岩石颗粒脱落的现象比较严重，这样就严重的影响钻进的效率，有的程控都很困难，甚至出现了钻孔报废的现象。针对这种情况，我们采取了相应的措施，配置了有针对性较强的PAB无固相冲洗液。冲洗液的主要成分有清水、PA粉2%、PB粉0.2%组成。

配制方法如下：首先PA粉按照5%比例将PA粉配制成的5%PA水溶液（配制水溶液的过程为将PA干粉按照5%比例加入水中搅拌24小时）；PB粉按照1.5%比例将PB粉配制成1.5%PB水溶液（配制水溶液的过程为将PB干粉按照1.5%比例加入水中搅拌24小时）。然后，在预先放好的清水中加入24%的5%PA水溶液充分搅拌均匀（约需要10～20分钟），在加入13.3%的1.5%PB水溶液充分搅拌均匀（约需要10～20分钟）。

配制好冲洗液的性能如下：漏斗粘度24S，表观粘度8mPa·S，失水量中压（0.7MPa）9ml/30分钟。

在施工过程中，冲洗液的性能始终保持的比较稳定，钻进基本上正常进行，岩粉的脱落情况得到了控制，每回次孔底的岩粉量只有很小的一点。可是在施工ZK1202钻孔时，由于工人操作的原因，冲洗液的性能得不到保证，时好时坏，严重时候孔底的岩粉达到4～5米，一度使得钻进不能正常进行，重新调整冲洗液性能，经过20几个小时的调整和扫孔工作，才使得钻进正常进行。

4.2 辽宁朝阳康杖子矿区施工时，由于地层漏失比较严重，局部还有坍塌的现象存在，采用PAB冲洗液一年内成功完成了近千米的钻孔5个；在这之前的几次施工中每年最多只能完成1个钻孔。

4.3 黑龙江七台河北兴农场煤田勘探设计孔深1200m，直孔，分级钻进。要求终孔直径80mm，岩心采取率90%以上，矿心采取率95%以上。地层构造岩性大体如下：0～11m，冲积层；11m～245m，玄武岩层，致密，有气孔，漏失现象严重；245m～1000.66m，砂岩、泥岩、页岩互层，砂岩中粗砂、含水大，页岩、泥岩水敏性强，极易坍塌、缩径。该井地层特别复杂，地层上部与下部岩性差别大，且软硬岩层互生。硬层破碎易坍塌，软层松散易水敏。并伴有涌水和漏失。采取胶结性防塌和强抑制性护壁及中密度压涌方式，加强防涌和防漏的预防。因此，采用低固相冲洗液，即：清水+膨润土+多效天然植物胶SD-1+KP共聚物+聚乙烯醇+硅酸钠+CMC+KCl+多效堵漏剂(随钻型)

冲洗液性能参数：粘度23s，密度1.12g/cm3滤失量10ml/30nim，PH值9，泥饼厚度0.8mm。

严格按照钻井液配制工艺要求操作。即“严格计量、分别溶解、依次加入、性能调整、充分搅拌”。记录、总结，为后续工作打好基础。

采用这种低固相泥浆作为冲洗液，每个班次至少简单的测量一次泥浆的性能，发现性能改变及时调整，保证钻进的正常，中途也出现泥浆变化很大的情况，造成钻进终止，无法进行下去，这时强迫重新调整泥浆，每次调整都得用去10几个小时，孔深时达到20多个小时。一时的疏忽给工程造成极大地损失，这种泥浆管理的松懈严重时还会造成孔内事故，甚至费孔。