1、山地找水钻井常用方法录入时间：2010 年 03 月 04 日 来源： 专题系统 责任编辑： 刘志刚 重要指数： 浏览： 102 次对山地找水的浅谈 把握地下水分布的一般规律和特点一些地方废井多、不出水或出水少,主要原因之一是井址不准,深浅不适.因而把握地形水系的一般规律十分重要.按含水层的岩性组成,可划分为基岩破碎带或风化带含水层、碳酸岩岩溶含水层和第四系松散岩系孔隙含水层 3 种;含水层贮水量大小主要取决于含水层的厚度和岩性组成.含水层的厚度愈大,组成的岩土颗粒愈粗大,其贮水量也就愈大.比如川中丘陵地区,风化裂隙水的含水层一般在 20-30 米的深度.对于井址的确定主要是找准“泉眼“,找水
2、歌诀:“两山夹一嘴,地下必有水“,“碎石带下水汪汪,红石头下干梆梆“,“湾对湾,嘴(指山嘴)对嘴,长流水“等,主要是说一般要把钻孔布置在岭状中丘坡脚、丘陵谷地、洼地或风化裂隙发育及风化裂隙与构造裂隙勾通处. 专业打井技术的技巧就是根据不同地层来判断不同的水线，从而达到找水的目的打井 钻井都是一个理钻井常用方法 平衡压力钻井：在钻井过程中，始终保护井眼压力等于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻井。 喷射钻井：喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻头喷嘴时，所产生的高速射流的水力作用，提高机械钻速的一种钻井方法。 固井：就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免井壁坍
3、塌。其目的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。 钻杆地层测试 钻杆地层测试是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。它既可以在已下入套管的井中进行测试，也可在未下入套管的裸眼井中进行测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试。 电缆地层测试 在钻井过程中发现油气显示后，用电缆下入地层测试器可以取得地层中流体的样品和测量地层压力，称做电缆地层测试。这种测试方法比较简单，可以多次地、重复地进行。 油管传输射孔 油管传输射孔是由油管将射孔器带入井下，射孔后可以直接使地层的流体经油管导致地
4、面，不必在射孔时向井内灌入大量压井液，避免井底污染的一种先进技术。 岩石孔隙度 岩石的孔隙度是指岩石中未被固体物质充填的空间体积 Vp 与岩石总体积 Vb 的比值。用希腊字母 表示，其表达式为：=V 孔隙 / V 岩石100%=Vp / Vb100% 地层原油体积系数 地层原油体积系数 o，又称原油地下体积系数，或简称原油体积系数。它是原油在地下的体积(即地层油体积)与其在地面脱气后的体积之比。原油的地下体积系数 o 总是大于 1。 流体饱和度 某种流体的饱和度是指：储层岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数。它表示了孔隙空间为某种流体所占据的程度。岩石中由几相流体充满其孔隙，则这几相流体饱和度之
5、和就为 1(100%)。 注水泥施工工序 下套管至预定深度装水泥头、循环泥浆、接地面管线打隔离液注水泥顶胶塞替泥浆碰压注水泥结束、候凝。 完井井口装置 (1)套管头-密封两层套管环空，悬挂第二部分套管柱和承受一部分重量；(2)油管头-承座锥管挂，连接油层套管和采油树、放喷闸门、管线；(3)采油树-控制油气流动，安全而有计划地进行生产，进行完井测试、注液、压井、油井清蜡等作业。 尾管固井法 尾管固井是在上部已下有套管的井内，只对下部新钻出的裸眼井段下套管注水泥进行封固的固井方法。尾管有三种固定方法：尾管座于井底法；水泥环悬挂法；尾管悬挂器悬挂法水解聚丙烯酰胺泥浆在地热出处：巩义市大成水处理材料有
6、限公司 发布日期：2009-8-24 17:52:45 浏览次数：101 【字体:小 中 大】摘 要 针对雷琼自流盆地施工地热深井的地质条件 ,采用水解聚丙烯酰胺泥浆为洗井液.介绍该泥浆在施工时的配方和应用方法,以及取得的效果和存在问题.关键词 水解聚丙烯酰胺泥浆 地热深井 钻探 应用广东省地质勘查局水文工程地质一大队于 2006 年 2 月 9 日2007 年 2 月 12 日在海口市施工一眼设计 1 025 m 深的热水井(要求出水水温高于等于 52,水量大于等于 30 m3/h),钻进使用山东膨润土加纯碱制造的普通泥浆, 在扩孔到 900.33 m 时发生糊钻事故造成全孔报废,报废进尺
7、978.72 m,掉失钻具 561 m.时值该队开展低固相泥浆在超深层水井施工中的应用研究,在补打的新井( 施工时间 2007 年 3 月 5 日5 月 27 日)中采用水解聚丙烯酰胺泥浆(简称 PHP 泥浆) 施工,并首次获得成功.在新井应用过程中, 由于受地质条件和除碴设备的限制,该泥浆虽未能达到低固相, 但已初步显示出比普通泥浆优越, 为将来热水井施工的推广取得了很好经验.1 水文地质特征施工点区域地质上位于雷琼自流盆地(包括广东省雷州半岛以及海南省北部)南部. 盆地地层自上而下依次为第四纪松散沉积层和第三纪半固结沉积层,基底为白垩纪和寒武纪基岩.其中第四系和第三系夹有多层火山岩;超深层
8、承压水( 埋深大于 500 m)和沿海浅层微承压水为微咸水咸水,咸水可溶性固体最高为 5.650 g/L;超深层承压水的咸淡水分界面在490710 m 深范围.热水井热储层为第三纪细砂, 粉砂层, 水文地质条件分析见表 1.2 室内研究试验2.1 确定泥浆配方据表 1 所列水文地质条件,PHP 泥浆成分是在普通泥浆中加入下列 3 种有机处理剂:表 1 水文地质条件对钻井影响分析影响因素存在问题钻井隐患第四纪砂层,砾石层很松散松散涌砂,塌孔埋钻第三纪粘土层厚度较大,极易吸水膨胀,钻孔造浆,使泥浆变稠造成缩径卡钻,糊钻热储层(淡热水 )地下热水水头压力较大孔壁易失稳,可能产生涌水,涌砂甚至塌孔埋钻
9、咸水层靠近大海,咸水矿化度高,含有大量的 Cl-,Mg2+,Ca2+等有害离子破坏泥浆胶体,产生泥浆稠化, 严重时稀释析水沉淀,可造成糊钻或塌孔深部地层温度5262使泥浆稠化,粘度增大,易憋泵甚至糊钻水解聚丙烯酰胺(PHP,下同):使用浓度为 1%,水解度为 30%,是由摩尔质量大于等于300 万的聚丙烯酰胺加入烧碱经 90100高温水解制得1. 它是配制 PHP 泥浆的一种关键处理剂,对岩屑,劣质粘土具有选择絮凝作用,能大幅度提高泥浆的胶体能力和稳定性 ,减少咸水等不良因素对泥浆的破坏.磺化沥青:软化点高于 260, 可溶于油,不溶于水, 但能在水中高度分散.引用到泥浆中主要是抑制粘土质岩层
10、尤其第三纪半固结粘土层的水化膨胀,减少缩径与造浆,防止糊钻; 同时增加泥浆润滑性,起到防卡,解卡作用;还可改善泥皮质量,提高孔壁稳定性2. 钠羧甲基纤维素(Na-CMC, 下同):被破坏的最低温度为 140,在泥浆中起增粘作用, 主要针对松散的砂层,砾石层而使用.前人研究结果指出,PHP 泥浆属塑性流体, 适用宾汉方程.当动切力与塑性粘度的比值=11.333 时,泥浆的上返流态为平板层流 ,有利提高排碴速度 ,起到提高钻速的作用3.以该比值为标准经配制试验确定配方如下:膨润 5%7%,纯碱 5%6%,PHP(150350)10-6,磺化沥青 0.51,Na-CMC00.05.表 2 PHP 泥
11、浆加温测试试验温度()漏 斗 粘 度(s)1 h2 h4 h7 h16 h16422652276227272831657227822986319234测试结果表明均在 11.333 范围,而且固相含量越小, 切力越小.2. 2 抗温试验配方中 3 种有机处理剂均能满足小于等于 90的地温要求,热稳定性较好, 但泥浆的粘度受温度和时间影响变化较大(表 2).随温度升高,泥浆逐渐变稠,粘度逐渐增大,当温度从 16.5升到 92时,漏斗粘度为2634 s.而且在温度 62 恒温静置 7 h,漏斗粘度由 27s 上升为 31 s;恒温静置 16 h,漏斗粘度由 27 s 上升为 65 s,但此时泥浆只
12、发生稠化,并未产生钝化现象,仍能钻进使用.2.3 咸水浸染试验由于井点位于海岛,用可溶性总固体为 35.885 g/L 的海水加水稀释为可溶性总固体 5.650 g/L 的咸水,然后采用与普通泥浆进行对比的形式进行.选用普通泥浆和 PHP 泥浆对比试验, 试验情况和性能指标见表 3 和表 4.表 3 咸水浸染对比试验咸水加量10%20%30%40%50%普通泥浆变稠变稠稀释稀释析水沉淀析水 5 mmPHP 泥浆未见变化未见变化变稠稀释析水沉淀析水 4 mm表 4 PHP 泥浆咸水浸染测试咸水加入量相对密度PH 值漏斗粘度(10-3Pa.s)(0.48Pa)备 注01.045926277.79.
13、81.273均在 11.333 范围10%1.0408.5247.27.61.05620%1.0388.52377.51.07130%1.0388.5224.77.11.511稠化在咸水加入量分别为泥浆体积 10%,20%的试验中,泥浆的分别为 1.056,1.071,仍在=11.333 的范围.试验表明 PHP 泥浆仍能被咸水破坏,但它抵抗咸水破坏能力比普通泥浆强,稳定性也比普通泥浆好, 在矿化度为 5.650 g/L 的咸水浸染量小于等于 20%时,仍能正常使用.2.4 泥皮破坏试验PHP 泥浆形成的泥皮韧性比普通泥浆的好, 在浓度 0.8%1%的焦磷酸钠溶液中浸泡被破坏的时间比普通泥皮要
14、长,约为 1 天,而普通泥皮一般需 68 h.因此洗井时可考虑采取相应措施.3 钻井应用3.1 应用方法钻孔前在预化池和泥浆池同时配制 PHP 泥浆, 开孔或钻进遇粗砂和砾石层,有咸水地层时配方中取大值,其他正常钻进时取小值.钻进时每班均测定泥浆性能指标,根据管井施工技术指南选用合适的泥浆相对密度,以平衡地层压力,防止涌砂,孔壁坍塌,保证钻孔顺利进行.在钻孔中,随着泥浆消耗,原则上应从预化池向泥浆池中补充新泥浆. 当地层粘土侵入,采用不断小量加入 PHP 方法使地层粘土颗粒部分絮凝, 或加入磺化沥青抑制造浆,也可适当加入清水稀释(以保持良好胶体率为度).当受到大量咸水浸染时,泥浆 pH 值,漏
15、斗粘度下降较快, 相对密度也会下降,会产生较大漏失,快速钻穿咸水层不漏浆后再降低泥浆相对密度和粘度.在预计取水孔段,为防止泥浆受高温影响而稠化, 当遇到钻孔停待时间大于 7 h,在恢复施工时应边下钻具边冲孔换浆,以防糊钻.3.2 应用效果新井在钻进和扩孔中一直进展顺利,孔内干净, 每次下钻具都能下到孔底( 除停待外),无遇阻现象;每回次开泵都能流通泥浆, 极少有憋泵现象;最后顺利下完井管 ,有效地避免了孔内事故发生;而且水文电测井时探头也一次性顺利下到孔底, 未发生阻滞现象, 这在该队深井测井中不多见,因此在应用过程中一直得到工人, 生产管理人员和测井技术人员较高评价. 与原报废孔使用的普通泥
16、浆相比,优点主要体现在:PHP 泥浆胶体稳定性较好, 抗咸水浸染能力较强.PHP 泥浆形成的泥皮韧性大,质量好,护壁能力强.PHP 泥浆能有效抑制地层粘土水化膨胀,避免了缩径卡钻具或卡井管.PHP泥浆携碴能力强,且流动性好. 可大大降低钻探成本.以原报废孔的深 978.72 m 统计,新井钻进速度比报废孔提高 28.6%;新井施工的泥浆成本虽提高 16%,但钻孔总成本下降30.9%,取得了较好的经济效益.4 存在问题PHP 泥浆仍能被地层咸水破坏. 被破坏时,泥浆被稀释,相对密度低至 1.0751.10,漏斗粘度低至 1820 s,渗透力增强,在砂层, 砾石层产生较大漏失,增加泥浆材料使用量.
17、使用 PHP 泥浆钻孔增加了洗井难度. 室内试验表明,该泥浆在形成优质泥皮的同时,也提高了抵抗焦磷酸钠破坏的能力.从新井来看, 开始洗井时单用焦磷酸钠无法洗通取水层, 最后采用烧碱+ 焦磷酸钠混合洗井液才解决问题4, 但同时增大了井水的 NH4+浓度.单采用震动筛除砂,浪费泥浆较多. 虽然除碴效果比简单人工捞碴好, 但粉砂,细砂难除,造成泥浆相对密度逐渐增大,泥浆泵经常磨损, 因此当泥浆相对密度大于 1.15 或含砂率大于8%时, 不得不排走部分泥浆.另外筛砂时也有部分泥浆随砂子流走.5 结语PHP 泥浆比普通泥浆有较多优点, 新井施工采用该泥浆,切实解决了钻孔中可能遇到的问题,避免孔内事故,
18、提高钻进速度,保证钻孔顺利进行. 而且它还适用于火山岩地层.泥浆首要作用是平衡地层压力,稳定孔壁. 在松散沉积地层钻井, 应根据管井施工技术指南及地质情况选用合适的泥浆相对密度,不能一味追求低固相.在新井施工中, 曾将泥浆相对密度调低到 1.065,但泥浆产生较大漏失.为了安全施工,又将相对密度调高在正常值范围,同时加入 Na-CMC 增粘以堵漏 .在满足孔壁稳定的前提下尽量采用较低的相对密度,有利于提高钻速,也有利在热水井施工过程中减少泥浆稠化,降低泥浆粘度和泥皮厚度, 缩短洗井时间.在新井应用过程中,泥浆含砂率较高, 常超过 8%,相应的相对密度也接近 1.150(除少部分地层要用较高相对
19、密度的泥浆堵漏外).为提高泥浆性能, 减少泥浆泵磨损,进一步提高钻速,应完善改进除碴系统,以保证泥浆处在一个较低固相的水平.为减少泥浆漏失,提高钻井效率, 应在钻机额定功率允许范围内, 尽量减少不必要的扩孔级数.参考文献:1屠厚泽.钻探工程学( 上册 ).武汉:中国地质大学出版,1988 2范洪富,曹晓春,刘文义.油田应用化学 .哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.2003 3朱宗培.在地质钻探中使用不分散低固相泥浆的探讨. 探矿工程论文选集( 上册).北京:国防工业出版社,19804林良创,晏海波.地热深井施工的洗井方法探讨.广东地质 , 2007,22(1):123124本文 2008 年 4
20、月收到,6 月改回.*广东省地质勘查局 2006 年度地质科学研究基金资助项目低固相泥浆在超深层水井施工中的应用研究.梁池生.广东省湛江市地热田低温地热资源详查报告.1990复杂地层 之 土层、泥页岩中使用的泥浆基础工程 2010-04-20 19:34:08 阅读 16 评论 0 字号：大中小 土层、泥页岩中使用的泥浆 在粘土、泥页岩中钻进，突出问题之一是钻井井壁的遇水膨胀、缩径，甚至流散、垮孔。其原因是粘土、泥页岩中存在着大量的粘土矿物，尤其是蒙脱石粘土矿物的存在，使井壁粘土接触到钻井液中的水时，即发生粘土的吸水、膨胀、分散。这样的地层又称之为水敏性地层。显然，对于水敏性地层，应尽量减少钻
21、井液对地层的渗水，也就是降低泥浆的失水量以及增强井壁岩土的抗水敏性，抑制分散是最为关键的问题。从第三节对泥浆失水量影响因素的分析和第二节对岩土的水化性分析可以归纳出针对水敏性地层配制泥浆时的几个要点。（ 1 ）选优质土。由于水化效果好，粘土颗粒吸附了较厚的水化膜，泥浆体系中的自由水量大大减少，所以优质土泥浆的失水量远低于劣质土的。（ 2 ）采取“ 粗分散”方法。使粘土颗粒适度絮凝，而非高度分散，从而使井壁岩土的分散性减弱，保持一定的稳定性。（ 3 ）添加降失水剂。 Na-CMC 、 PAM 等降失水剂通过增加水化膜厚度，增大渗透阻力、井壁网架隔膜作用，可使失水量明显减少。（ 4 ）提高基液粘度
22、。泥浆中的“ 自由水”实际上是滤向地层的基液，其粘度愈高，向地层中渗滤的速率就愈低。（ 5 ）调整泥浆比重，平衡地层压力。井眼中液体压力与地层中流体的压力差是泥浆失水的动力，尽可能减少压力差，维持平衡钻进是降失水的有效措施。（ 6 ）利用特殊离子对地层的“钝化”作用。一些特殊离子的嵌合作用可以加强粘土颗粒之间的结合力，从而使井壁稳定性提高。（ 7 ）利用大分子链网在井壁上的隔膜作用。泥浆中的大分子物质相互桥接，滤余后附着在井壁上形成阻碍自由水继续向地层渗漏的隔膜。（ 8 ）利用微颗粒的堵塞作用。在泥浆中添加与地层空隙尺寸相配伍的微小颗粒，可以堵塞渗漏通道，降低泥浆的失水量。（ 9 ）活度平衡。
23、下面介绍适于水敏性地层钻进的抑制性泥浆，包括钙处理泥浆、钾基泥浆，乳化沥青泥浆和油包水活度平衡泥浆的配方。这些泥浆抑制水敏往往是利用上述多个原理，而以其中之一为主。 （一）钙处理泥浆钙处理泥浆是粗分散泥浆的代表。粗分散泥浆的一个重要特性就是不使岩土过度分散，从而保持井壁的稳定。 Ca 2+ 的作用机理正如第二节详述的， 取代粘土颗粒表面的 Na + ，降低 电位，压缩双电层，使粘土颗粒适度聚结，井壁的分散性降低。较为典型的钙处理泥浆如下。1、 石膏铁铬盐泥浆石膏可提供较高的 Ca 2+ 和 pH 值较低，对井壁起聚结作用：铁铬盐能抑制井壁的分散，因而该泥浆的防塌性能提高。石膏泥浆多用于钻进厚石
24、膏层和易塌的水敏性泥岩和页岩。配方：石膏的加量一般为泥浆体积的 1.141.7% ，铁铬盐加量为 0.861.7% ，烧碱为 0.280.42% ，为降失水可加入 0.140.42% 的 CMC 。配制的程序是：在淡水泥浆中先加少量铁铬盐和烧碱及一部分水，搅拌后，把其余的铁铬盐和石膏一起加入，再后加 CMC 控制失水量。典型的泥浆性能为：比重 1.20 ，漏斗粘度 25s ，动切力 3.0Pa ，静切力 1min1 。 0Pa ， 10min4.5Pa ，失水量 36ml ， pH 值 10 左右。2 、氯化钙褐煤泥浆氯化钙和褐煤反应生成的腐植酸钙一方面使泥皮变得薄而致密、渗透性小、故泥浆失水
25、量小；另一方面可调节泥浆中 Ca 2+ 的浓度，即 CaHM ？ Ca 2+ +2HM ，从而有效地抑制地层造浆和泥页岩的水化膨胀，防止井眼坍塌。配方：以加有 0.30.5% 纯碱的比重为 1.101.20 的新浆一份，与煤碱剂（ 15 ： 23 ： 100150 ）一份相混合，配成煤碱剂泥浆，然后加入 0.51.0% 的氯化钙（配成溶液加入）经搅拌而成。其性能大致为：比重 1.131.34 ，漏斗粘度 1828s ，失水量 35ml ，泥皮厚 0.5 1mm ， PH 值 1011.5 ，滤液粘度 0.750.85MPaS ， Ca 2+ 浓度 160240ppm 。（二）钾基泥浆钾离子对泥
26、、页岩的特殊抑制原理，在第节中已有叙述，含钾离子的化合物有多种，因而可配制多种类型的钾基泥浆。若同时再加入基于其他稳定井壁原理的处理剂，则解决地层水敏问题的效果会更好。钾基泥浆的种类有： 1. PAM-KCl 泥浆用无机盐 KCl 为离子交换型抑制剂，抑制粘土的膨胀，用絮凝型聚合物处理泥浆，聚合物吸附在井壁上，以包膜原理阻止水的渗入而维持井壁稳定，属非分散型钾基泥浆。配方：粘土加量按在泥浆中所占体积计为 35% ，纯碱加量为土重的分子量在 300 10 4 以上， 30% 水解度的 PAM 加量为 1.43Kg /m 3 3.58 3 3Kg /m 3 ， KCL 加量为 3%15% 左右。为
27、除钙和提高抗温性能，可加入 5% 左右的（ NH 4 ） 2 SO 4 。这种泥浆对泥页岩的抑制作用，按稳定性指数仅次于油基泥浆。2. 分散型氯化钾泥浆用磺化类有机处理剂与无机盐氯化钾相配合，起抑制页岩膨胀，维护孔壁稳定的作用。其配方为：配制 1m 3 泥浆，粘土 50 100kg ， KCl30 50kg ，聚合物（ ， 14 ， Merac ，淀粉等） 5 10kg ， （缩合亚硫酸酒精废液） 30 50kg ， KOH5 10kg ，消泡剂 2 3kg ，水 920 940L 。泥浆性能：密度 1.08 2.0g /cm 3 ，漏斗粘度 2540s ，失水量 48ml/30min ，静切
28、力 1min ， 1260dPa ； 10min ， 36120dPa ， pH=99.5 ，滤液含氯化钾 30 70g /l ，最大为 150g /l 。3. 氢氧化钾 - 褐煤泥浆用于不宜含氯离子过高的地区，用聚合物来控制失水和调节流变性、也可添加 KCl 来补充钻井中 K + 的消耗，但 Cl - 不能超过规定的水平，这种泥浆起抑制作用的组分为 KOH 和 KHM ，并主要靠 KOH 来维持钾含量和 pH 值。4. 氢氧化钾 - 磺酸盐泥浆用于钻井蒙脱石含量高的地层。 KOH 用于控制 pH 值和提供抑制所需的钾含量，钾含量必须使滤液中 K + 高于 20003000ppm ，而木质素磺
29、酸盐的含量亦必须保持在 24.8 28.6kg /m 3 之间以起辅助抑制作用。钾和木质素磺酸盐含量低于此水平，便会因页岩水化而出现井眼问题。5. 铝钾泥浆它是钾离子和铝离子共同起抑制作用，聚合物是用丙烯酰胺共聚物，这种泥浆在前苏联油田得到应用，泥浆配方为配制 1m 3 泥浆，粘土 60 150kg ， KCl （ SO 4 ） 2 3 5kg ， KOH1 3kg ， K 2 Cr 2 O 7 0.3 0.5kg ，铬木素磺酸盐（ ） 20 30kg ，甲基丙烯酸与甲基丙烯酰胺共聚物（ Metac ） 3 5kg ，水 920 960L 。（三）乳化沥青泥浆乳化沥青泥浆抑制水敏性地层的原理是
30、泥浆循环时，由于岩石表面的矿物吸附乳化剂而使乳状沥青破乳，放出沥青微粒粘附在孔壁上，形成薄而坚韧的沥青质膜，起封闭隔水作用，防止水渗入水敏性地层，以及沥青质封堵水敏性页岩的孔隙和微裂缝，从而起到稳定孔壁的作用。乳化沥青泥浆的配制方法是，先配制沥青膏，然后配制沥青泥浆。沥青膏的配制有多种方法：1. 用苛性钠皂化法在容器中放入所需的水及部分碱，加热至沸腾，在搅拌情况下注入沥青和所需的碱液，搅拌 2030min 即得。苛性钠加量，依沥青的酸值来定，沥青 水 =252 430kg 500 700L 。2. 用粘土粉制沥青膏先将沥青加热至 180 200 熔化脱水，保温在 180 备用。按水 粘土（加
31、5%6% 纯碱） =2 1 搅成泥浆加温至 80 ，在搅拌下细流加入保温在 180 的沥青中，加完后继续搅拌 3040min 即成沥青膏。3. 用乳化剂制备乳化沥青可用不同的乳化剂来制备，几种乳化沥青的配比如表 4-4 所示。沥青泥浆的制备可用粘土粉制备的沥青膏为例来说明。其配方为：沥青膏 2030% ， Na-CMC 0.30.5% ，水解度为 60% 的水解 PAM 50ppm ，水 7080% 。（四）油基泥浆油基泥浆不是以水而是以油作为主要分散介质。以其中的油包水乳化泥浆为典型例子，它可以有效地抑制水敏性泥页岩地层、大段岩盐层的井壁分散，并适于低压地层、高温、超深井钻进，润滑性、防塌防
32、卡性也较好。油包水乳化泥浆是以油为外相，水为内相，用乳化剂配制而成。它在井壁上形成一油膜阻挡层，阻止井壁的水化膨胀；通过调节油水比例来与地层配伍；通过调节水相中盐的浓度来调节油膜阻挡层两侧的渗透压力，使之达到活度平衡，在压力平衡下消除水的运移，从而稳定泥页岩井壁。油包水乳化泥浆的组成和配制工序比较复杂，配制成本也较高。 油相，柴油或煤油，为满足流变性等要求，一般油相占 6070% ； 水相，采用盐水并按活度平衡要求调节其含盐量； 乳化剂，包括油溶性和水容性的，多为复合型的。常用的乳化剂有石油磺酸铁、十二烷基酰醇胺、腐植酸酰胺、司盘 80 等； 油中可分散的胶体，用于悬浮重晶石、钻碴、增粘和降失
33、水，主要为膨润土，使润土转变为亲油有机膨润土的有机阳离子活性剂、氧化沥青等； 水相活度调节剂，常用的盐有氯化钠、氯化钾、氯化钙等，水相含盐量视地层性状在 3%60% 范围内调节； 碱度调节剂，调节泥浆的 pH 值，一般用石灰。此外经常还用到加重剂和消泡剂等。以我国华北油田曾使用过的配方为例：柴油 78% 、饱和盐水 30% 、石油磺酸铁 10% 、司盘 -80 7% 、腐植酸酰胺 3% 、有机土 3% 、氧化沥青 3% 、 NaCl16% 、 KCl5% 、 Ca(CL) 2 15% 、生石灰 9% 、重晶石 0200% 。泥浆在 50 时的主要性能指标为：漏斗粘度 80100s ，表观粘度（
34、 90120 ） 10 -3 Pa s ，粘度塑性（ 80100 ） 10 -3 Pa s ，屈服值（ 2540 ） dPa ，静切力（ 2035 ） / （ 3050 ） dPa ，失水量 2ml/30min 。其他有关的性能指标是：高温高压失水（ 3.45MPa,369 K ） 1 2ml/30min ， PH 值 11.2 11.5 ，润滑系数 0.04 0.05 ，破乳电压 548 574V ，水相分散细度 (3 5m)95% 以上，悬浮稳定性 150 陈化 16h 重晶石不沉淀。此油包水乳化泥浆的配制工艺如表 4-5 所列。（五）有机阳离子聚合物泥浆这是一种新型的钻井液，以有机阳离子
35、聚合物（或称高分子量聚阳离子、大阳离子）为包被絮凝剂，以小分子量有机阳离子化合物（小阳离子）作为粘土稳定剂，并配合使用降失水剂、降粘剂、封堵剂、润滑剂等的钻井液体系。它具有很强的抑制性、良好的流变性，而且易于维护。大阳离子由于其带高正电荷，中和能力强，聚合物链长，架桥作用好，能以较快的速度和较强的静电作用力以单分子层形式铺敷在粘土上，使粘土的比表面和表面负电荷大大下降，从而使粘土的水敏性基本丧失而起到稳定井壁的作用；而小阳离子又能进入到粘土片的晶层间形成持久的吸附，使粘土颗粒间的连接力更牢固，使抑制泥页岩水化、膨胀和分散的能力进一步提高。有机阳离子聚合物泥浆主要是水基泥浆，也可以配制成乳状液。
36、其粘土等主要成分与普通水基泥浆相近，但其中至少含有一种高分子量的阳离子聚合物。大阳离子中绝大多数是含氮的聚合物，少数含有磷、硫等元素。在泥浆中常用的季铵盐型聚合物的结构通式为：式中， R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 是含有一定数目碳原子的烃基，如脂肪烃、环烷烃、芳香烃基，其中 12 个烃基是长链的，其余含碳原子较少，若氮原子在环内，则烃基的数目相应减少； X 表示阴离子，可以是卤素离子、硝酸根离子等； n 是聚合度； m 是能使聚合物保持电中性的阴离子数目；氮原子可以被磷、硫原子置换，当氮被硫置换时， R 4 不存在。例如， 聚胺甲基丙烯酰胺（代号 CPAM ），其结构式为：又如，
37、阳离子淀粉，其结构式为小阳离子较常用的有环氧丙基三甲基氯化铵（代号 QC ）和代号 NW-1 ），它们的结构式分别为：使用有机阳离子聚合物泥浆必须解决好两个问题： 防止泥浆中粘土颗粒在高价阳离子的强烈聚结作用下聚结沉淀； 能够在泥浆中与广泛使用的阴离子型泥浆处理剂共存。理论研究和实验表明：采用合理的处理剂配方可以较好地解决这两个问题。现场使用的基本配方示例：膨润土 4% ， CPAM 0.20.4% ， QC 0.20.3% ， Na-CMC0.20.3% 。实验室的性能试验情况见表 4-6 。汶川地震科学钻探复杂地层取心技术研讨会在成都召开来源： 时间：2009-3-1 浏览：296 次20
38、09 年 2 月 22 日至 24 日，汶川地震科学钻探工程中心在成都郫县汶川科钻基地组织召开了汶川科学钻探复杂地层取心技术研讨会。参加会议的有中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、吉林大学、成都理工大学、勘探技术研究所、探矿工程研究所、探矿工艺研究所、无锡钻探工具厂、四川地矿局 403 地质队等有关单位的专家和工程技术人员 35 人。2 月 22 日各位代表参观了 WFSD-1 孔的施工现场，了解了施工进展和目前采用的取心方法、钻进工艺及参数，参观了已取得的岩心样品。与会专家对在如此破碎、孔壁坍塌、涌水严重的地层条件下取出了原状岩心、平均岩心采取率达到 90%给予了充分肯定。2 月 2
39、3 日在汶川科钻郫县基地分别由胡时友副主任和张伟总工程师主持进行技术研讨。研讨会主题主要集中在：（1）加大破碎地层半合管取心钻进回次长度的措施；（2 ）极松散地层（砂、土层）的取心技术；（3）复杂破碎地层的其他取心钻进和护孔技术问题。在研讨会上，张伟总工程师首先介绍了 WFSD 项目情况与 WFSD-1 孔钻探施工进展，然后四川地矿局 403 地质队现场技术员王志祥介绍了 WFSD-1 孔施工中采用的钻探工艺方法和存在的主要问题。WFSD-1 孔从开钻至今，基本都是破碎地层，造成施工困难，主要是取心难、孔壁坍塌、掉块、涌水等问题，卡钻和孔内钻具断裂也时有发生，导致施工效率低下，进度迟缓。与会专
40、家针对前一阶段WFSD-1 孔施工中遇到的技术问题进行了热烈的讨论，分别介绍了各自的复杂地层取心方面的新技术、新工艺、新方法和新器具，为解决当前 WFSD-1 孔施工中的问题提出了宝贵的建议。专家们根据目前主要是硬脆碎和部分松散软的地层特点，建议技术上要从提高机械钻速、加长起钻间隔（提高钻头寿命）、加大回次长度、提高起下钻速度、改进钻井液等方面下功夫；要加强组织管理，严格操作规程，加强操作人员技能培训，正确操作，减少失误；同时要提高预见性，在技术方案、取心工具、泥浆材料等方面要多一些储备。在取心工具方面，专家提出了投球压卡式半合管绳索取心钻具、喷射式反循环钻具、“ 一把抓”取心工固相冲洗液在复
41、杂地层钻进中的应用王从新 徐宝东 赵一军 【摘要】：钻进松散、破碎、坍塌、水敏等复杂地层,最常用的护壁办法是用泥浆和下套管。穿过复杂地层对泥浆性能要求很高,稍有疏忽就会导致孔内事故,从而增加了其使用难度。无固相冲洗液以其高分子聚合物吸附能力强、胶结性能好、配制使用简便等特点,为解决这些复杂地层钻进问题提供了新的途径。在几个典型矿区分别应用 DWY-型、PAA 和 HJ-1 三种无固相冲洗液 ,成功地解决了复杂地层钻进中护壁、取心等技术难题。【作者单位】： 武警黄金指挥部 武警黄金指挥部 武警黄金指挥部 【关键词】： 钻探技术 无固相冲洗液 复杂地层 【分类号】：P634.5【DOI】：CNKI
42、:SUN:HJDZ.0.2003-03-016【正文快照】： 在金矿地质钻探中,经常会遇到松散、破碎、坍塌、水敏等复杂地层。在处理这些复杂地层时,主要靠使用泥浆和下套管等工艺手段。由于穿过这些复杂地层对泥浆性能和现场维护要求很高,稍有疏忽就会导致孔内事故,因此泥浆在使用上存在一定的局限性。随着冲洗液技术的不断发展具、伸缩式取心钻具、冷冻取样器等多种取心工具的建议，在钻井液方面提出了采用生物胶类、聚乙烯醇类具有“包裹”岩心作用又不吸附金属管材的护心冲洗液、超低渗透钻井液等等。2 月 24 日在张伟总工程师主持下，钻井工程部和 403 地质队的主要工程技术人员一起详细分析总结了WFSD-1 孔前一阶段的施工情况，查找在技术准备、物资工具采购、组织管理等环节中存在的问题，商讨了改进意见。根据专家的建议确定了进一步提高岩心采取率、取心质量和加快施工进度的措施，力争在 5 月 12 日前完成 WFSD-1 孔的施工任务。
