有效小口徑金剛石鉆進(jìn)用泥漿沖洗液配方

李德成

(黑龍江省慶達(dá)水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

0 前言

復(fù)雜地層的護(hù)壁堵漏是巖心鉆探中長期以來存在的技術(shù)難題。隨著我國小口徑金剛石鉆探的發(fā)展，解決好復(fù)雜地層的護(hù)孔和鉆進(jìn)減阻，仍然是關(guān)鍵問題之一。

小口徑鉆探系指采用直徑＜76 mm鉆頭的鉆進(jìn)方法，小口徑鉆進(jìn)主要采用的是金剛石鉆頭，故又常稱為金剛石小口徑鉆進(jìn)。小口徑鉆進(jìn)時(shí)，鉆具與孔壁的間隙小，鉆具不易彎曲，因而鉆孔彎曲度、鉆具磨損及動(dòng)力消耗等都比較小。金剛石在破碎巖石過程中，沿著移動(dòng)方向的功消耗于破碎巖石和克服摩擦上。摩擦功轉(zhuǎn)化為熱能可使金剛石強(qiáng)度降低、石墨化而導(dǎo)致早期磨損。因此，金剛石鉆進(jìn)時(shí)必須充分冷卻鉆頭。此外，高速回轉(zhuǎn)的鉆具與孔壁激烈摩擦，其摩擦阻力是很大的，這也需要沖洗液來潤滑?；谝陨显?，在具體應(yīng)用過程中金剛石鉆進(jìn)是采用以高轉(zhuǎn)速為主的鉆進(jìn)，配用適當(dāng)?shù)膲毫?，盡量減少對金剛石的振動(dòng)沖擊，供給充足的沖洗液，保證鉆頭的冷卻和及時(shí)排除巖粉與巖屑。金剛石鉆進(jìn)時(shí)在巖石性質(zhì)，鉆進(jìn)設(shè)備，鉆桿鉆具等條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用高的轉(zhuǎn)速和最佳鉆壓，并隨著機(jī)械鉆速的提高，相應(yīng)地增加沖洗液量。沖洗液應(yīng)具有潤滑性，一般采用乳狀液或加潤滑劑的低固相泥漿等。

被稱為“鉆井的血液”的泥漿是鉆井過程不可缺少的組成部分，打萬米的超深井的關(guān)鍵之一是要有高質(zhì)量的超深井泥漿。近些年來，結(jié)合我國的具體情況，相繼研究和使用過許多行之有效的新型泥漿，隨著小口徑金剛石鉆探的發(fā)展，又試用了各種低固相乳化泥漿，取得了一定的成就。本文結(jié)合這方面的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹一種小口徑金剛石鉆進(jìn)用泥漿配方，以供參考。

1 泥漿類型的產(chǎn)生和發(fā)展趨向

泥漿類型的產(chǎn)生和發(fā)展，是適應(yīng)鉆井生產(chǎn)的發(fā)展而不斷完善的。巖心鉆探一般情況是孔深較淺，鹽、鈣、油氣侵少。過去以用某一種處理劑的名稱來給泥漿命名自然不成為類型?，F(xiàn)在許多石油鉆井的泥漿類型都在推廣應(yīng)用，而且根據(jù)小口徑金剛石鉆進(jìn)的特點(diǎn)，還有自己的泥漿類型，如為了防漏及消除漏失，可以采用泡沫泥漿。對小口徑金剛石鉆進(jìn)開高轉(zhuǎn)速，要求泥漿潤滑性好，而采用各種乳化泥漿和潤滑泥漿，它們和石油鉆用的混油泥漿也有區(qū)別，因此，巖心鉆探今后也要逐步形成自己的泥漿類型。

2 小口徑金剛石鉆進(jìn)的特點(diǎn)與增黏劑的選擇

小口徑金剛石鉆進(jìn)的特點(diǎn)是環(huán)狀間隙小，泥漿上返速度高，壓頭損失大，鉆具要求開高轉(zhuǎn)速，孔內(nèi)易產(chǎn)生附加漏失。因此，要求泥漿同時(shí)具有護(hù)孔、潤滑、防漏等幾方面的要求。從護(hù)孔角度出發(fā)，小口徑金剛石鉆進(jìn)和其他鉆井泥漿的要求基本一致，即根據(jù)地層條件選用泥漿類型及泥漿性能，如造漿地層可用聚丙烯酸胺泥漿，無膠結(jié)或膠結(jié)弱的松散坍塌層要適當(dāng)提高泥漿黏度，采用高效高分子增黏劑。而從潤滑角度考慮，為使鉆具能開高轉(zhuǎn)速(600～1 000轉(zhuǎn)/min以上)，除往泥漿中加入乳化油或潤滑劑外，關(guān)鍵是盡可能降低泥漿中的固相含量，采用低固相泥漿或具有選擇性絮凝的不分散低固相泥漿，并配合控制固相的機(jī)械方法。根據(jù)實(shí)踐，固相含量多，比重較高的泥漿，即使?jié)櫥牧霞拥枚?，也是不能開上高轉(zhuǎn)速的。其次從防漏和消除漏失考慮，應(yīng)盡可能考慮采用進(jìn)一步降低泥漿比重(采用泡沫泥漿)及適當(dāng)提高泥漿黏度等方法解決。

3 黑龍江省采用的泥漿沖洗液配方

在黑龍江省多地區(qū)深孔泥漿的實(shí)踐證明，采用黑山膨潤土低固相乳化泡沫泥漿，或乳化泡沫聚丙烯酸胺泥漿，是可以較好解決護(hù)孔、潤滑和防漏等問題的。在地層較復(fù)雜，孔深1 100 m時(shí)，能使鉆具開上655轉(zhuǎn)/min的高轉(zhuǎn)速，而工作電流卻不高(電壓340 V時(shí)，電流為42 A)。這種泥漿的具體配方是:黑山膨潤土粉(重量比)4% ～5%，純堿(相當(dāng)于黏土重量的)4% ～5%，切削油或皂化油(體積比)0.5%，亞硫酸紙漿廢液濃縮物(體積比)0.5% ～1%，必要時(shí)再加入水解聚丙烯酰胺100 ppm(水解度60% ～80%，分子量150萬 ～250萬)。按以上配方所得泥漿性能為:比重0.98～1.02，失水量10 mL/30 min左右，泥餅厚0.2～0.5 mm，pH=10左右，泥漿漏斗黏度21～23 s。

[1] 張鳳海，于彥民，尤春峰.小口徑金剛石鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)優(yōu)化選擇機(jī)理初探[J]. 黑龍江水利科技，2002，30(03):102-103.

[2] 王志平，王興文，張雷.小口徑金剛石鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)的確定[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2003，30(3):22-23.