郭厚德+王旭+黃勇

摘 要 鉆井液的作用是冷卻鉆頭、沖洗孔內巖粉、保護孔壁，利用泥漿內部的結構強度懸浮巖粉，使停鉆、停泵時巖粉不至于很快沉入孔底等。而在水井鉆探工程中不僅對鉆井液提出以上要求，還要盡可能的使鉆孔內的含水層不被鉆井液中的固相材料所污染，文章闡述了低固相鉆井液在阜新輝綠巖找水工程中使用的效果。

關鍵詞 鉆井液；水文鉆探；輝綠巖

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0078-01

1 水文鉆探工程中鉆井液使用的重要性

常規(guī)鉆井液的作用是沖洗孔底、攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、穩(wěn)定井壁、懸浮巖屑、通過鉆井液所帶出的巖屑，可以獲取地層許多信息、可將泥漿泵的功率經鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆進速度。

鉆井液的護壁功能，是指在鉆探過程中使孔壁形成一層薄而韌的泥皮，它起到了減少鉆具與孔壁摩擦力，防治鉆具沖擊孔壁產生掉塊，并且利用鉆孔內鉆井液所產生的靜壓力和造壁性能，在有裂隙、破碎掉塊、縮徑、坍塌、流沙層、漏失等地層鉆進時，對孔壁的保護作用。

水井鉆探中勘探區(qū)地層的含水性是地質構造及自然條件所形成的，我們不能夠改變，所以說，含水層產水量的大小影響因素為鉆井的方式、所用的完井工藝和所選取的鉆井液性能。在相同鉆進方法和成井工藝的基礎上，那么水井周圍滲透性的因素主要在所使用的鉆井液性能上，影響的因素有：

1）鉆井液中化學藥劑進入含水層，產生不良的化學反應。

2）鉆井液中的固相物質進入地層孔隙內，阻礙水流的通道。

3）使用具有固相物質的鉆井液鉆進時，這種鉆井液就會在孔壁上形成不同質量的泥皮，從而會非常嚴重的影響到該含水層的產水量。

由此可見，鉆井液的性能在井周滲透性恢復方面起著極其重要的作用。在實際的水文井鉆探中，為護壁堵漏，常采取粘度較大的鉆井液進行鉆進，鉆井液會帶著固相侵入近井地層，堵塞原有地下流體的孔隙裂隙，使產層的滲透率降低，成井后開采時，生產井的產水量低。因此，在這類地層中鉆進，護壁堵漏與保護地層滲透性成了一對特殊的矛盾。因此在水文鉆探工程中一定要有預見性的制定適合本地區(qū)的鉆井液配方，不但可以提高機械鉆速、保障井內安全又能克服傳統(tǒng)鉆井液中固相物質對含水層的影響。

2 鉆井液在輝綠巖找水中的應用

阜新市是遼寧省嚴重缺水的城市，以往主要開采第四系地層中的地下潛水，近幾十年來，隨著遍布較廣的礦區(qū)采煤影響以及工農業(yè)生產和生活用水的抽取，其水位在逐年下降，個別地方已經沒有潛水含水層了。部分地區(qū)的潛水雖保有一定的可開采水量，但也因遭受人為活動的影響，污染嚴重而無法利用?？紤]到未來城市的發(fā)展，供水問題更加顯得重要。本次供水水源地勘察設計把目光投向了城市周圍的地下深部—阜新地區(qū)基巖地下構造裂隙水。目的是探明城市周圍的地下深部—阜新地區(qū)基巖地下構造裂隙水，目標層位為開發(fā)區(qū)～東梁一帶（非采礦區(qū)）阜新組地層，該地層由于斷裂地質構造的發(fā)育及大范圍巖漿巖侵入體的破壞（約40km2），第三系輝綠巖侵入體沿著深大斷裂及地層間軟弱帶穿插侵入，在形成過程中對圍巖造成了極大的破壞，在接觸部位產生了大量的蝕變裂隙帶，增加了地下儲水空間，同時輝綠巖內部致密完整性特點構成了地下水阻隔和儲存作用。該層段地下水一般賦存深度比較大，其補給源有一定距離（西部山區(qū)）穩(wěn)定較好。可作為供水水源地有針對的進一步勘察、開發(fā)利用。

本勘探區(qū)地質構造復雜，巖性膠結不良，透水性較強，屬多層破碎易坍塌掉塊及漏失區(qū)。在工程初期為了不污染水層，使用清水鉆進施工，由于清水沒有護壁性能，井內卡鉆和埋鉆等安全事故頻發(fā)，成井率極低。針對上述技術難題，項目部的工程技術人員設計了適合該區(qū)的鉆液體系，在設計鉆井液組成時充分考慮的因素有：地層中粘土和無機鹽的種類及含量、地層敏感性的類型、孔喉直徑以及地層水的礦化度和離子組成等。

這種鉆井液可以控制巖層破碎坍塌掉塊，防止裂隙地層的消耗及漏失，保證井眼暢通，又可以最大程度上保護了含水層不被污染。得出了基本配方如下：

0.1%PACL+0.1%KPAM+0.5%FL-1+0.1%XCD+0.5%SMK+0.5%SMP-1+4.0%+鈉膨。

以上配方為基準配方，施工現(xiàn)場可以根據(jù)實際地層情況加入一些潤滑劑，它與鉆井液具有良好的配伍性，有效降低鉆井液的摩阻系數(shù)和很強的封堵性及承壓能力，它所形成封堵膜，可以降低鉆井液濾失量，提高地層的承壓能力。

該工程在施工兩口井以后，選用了如上的低固相鉆井液，結果與前兩口井相比，井眼穩(wěn)定性明顯增強，縮徑、坍塌現(xiàn)象很少出現(xiàn)，在使用清水鉆進時，每天平均進尺為20 m左右，而使用該配方的低固相鉆井液，每天的平均鉆井度速增加了35%左右，達到了25 m～30 m進尺，各項鉆探指標全部達到設計要求。

在進行抽水試驗時，我們對地質條件相近的兩口水井：使用清水鉆進的H11井和使用鉆井液鉆進的H13井進行了綜合對比。

H11井和H13井綜合對比表

井號 井深m 完井周期d 產水量m3 備 注

H11 300 15 400 清水鉆進

H13 300 10 390 鉆井液鉆進

從綜合對比表上我們發(fā)現(xiàn)，產水量沒有明顯的變化，而鉆井效率卻提高了35%，這說明這種配方的鉆井液對產水量造成的影響非常小，達到了預期的目的。

3 結論與建議

輝綠巖找水工程屬于水文水井鉆探，當遇到特殊地層時，要及時的配制了適合本地區(qū)地層特點的低固相鉆井液進行鉆進施工，有這樣可以有效的防止含水層不被泥漿內的固相物質所污染，另外，它還簡化了抽水試驗過程，不必進行酸化等水井洗井工藝，縮短了完井時間，提高了鉆進效率，還節(jié)省開支，帶來明顯的經濟效益和社會效益。

建議在以后的水文水井鉆探施工中，要根據(jù)施工區(qū)域的地層情況及時合理的選擇鉆井液配方，即能使成井率得到提高，又能使水量得到保障。另外還可以嘗試采用空氣鉆井技術、泡沫鉆井技術和專門針對水井能夠自動降解的新型環(huán)保鉆井液進行鉆井施工。

參考文獻

[1]馬玉軍.泥漿在鉆探施工中的重要作用[J].城市建設理論研究，2012（5）.

[2]蔡記華.自動降解鉆井液在水井鉆探中的應用[J].煤田地質與勘探，2004（5）.

作者簡介

郭厚德（1964-），男，遼寧義縣人，鉆探工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。

王旭（1978-），男，遼寧錦縣人，鉆探助理工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。endprint

摘 要 鉆井液的作用是冷卻鉆頭、沖洗孔內巖粉、保護孔壁，利用泥漿內部的結構強度懸浮巖粉，使停鉆、停泵時巖粉不至于很快沉入孔底等。而在水井鉆探工程中不僅對鉆井液提出以上要求，還要盡可能的使鉆孔內的含水層不被鉆井液中的固相材料所污染，文章闡述了低固相鉆井液在阜新輝綠巖找水工程中使用的效果。

關鍵詞 鉆井液；水文鉆探；輝綠巖

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0078-01

1 水文鉆探工程中鉆井液使用的重要性

常規(guī)鉆井液的作用是沖洗孔底、攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、穩(wěn)定井壁、懸浮巖屑、通過鉆井液所帶出的巖屑，可以獲取地層許多信息、可將泥漿泵的功率經鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆進速度。

鉆井液的護壁功能，是指在鉆探過程中使孔壁形成一層薄而韌的泥皮，它起到了減少鉆具與孔壁摩擦力，防治鉆具沖擊孔壁產生掉塊，并且利用鉆孔內鉆井液所產生的靜壓力和造壁性能，在有裂隙、破碎掉塊、縮徑、坍塌、流沙層、漏失等地層鉆進時，對孔壁的保護作用。

水井鉆探中勘探區(qū)地層的含水性是地質構造及自然條件所形成的，我們不能夠改變，所以說，含水層產水量的大小影響因素為鉆井的方式、所用的完井工藝和所選取的鉆井液性能。在相同鉆進方法和成井工藝的基礎上，那么水井周圍滲透性的因素主要在所使用的鉆井液性能上，影響的因素有：

1）鉆井液中化學藥劑進入含水層，產生不良的化學反應。

2）鉆井液中的固相物質進入地層孔隙內，阻礙水流的通道。

3）使用具有固相物質的鉆井液鉆進時，這種鉆井液就會在孔壁上形成不同質量的泥皮，從而會非常嚴重的影響到該含水層的產水量。

由此可見，鉆井液的性能在井周滲透性恢復方面起著極其重要的作用。在實際的水文井鉆探中，為護壁堵漏，常采取粘度較大的鉆井液進行鉆進，鉆井液會帶著固相侵入近井地層，堵塞原有地下流體的孔隙裂隙，使產層的滲透率降低，成井后開采時，生產井的產水量低。因此，在這類地層中鉆進，護壁堵漏與保護地層滲透性成了一對特殊的矛盾。因此在水文鉆探工程中一定要有預見性的制定適合本地區(qū)的鉆井液配方，不但可以提高機械鉆速、保障井內安全又能克服傳統(tǒng)鉆井液中固相物質對含水層的影響。

2 鉆井液在輝綠巖找水中的應用

阜新市是遼寧省嚴重缺水的城市，以往主要開采第四系地層中的地下潛水，近幾十年來，隨著遍布較廣的礦區(qū)采煤影響以及工農業(yè)生產和生活用水的抽取，其水位在逐年下降，個別地方已經沒有潛水含水層了。部分地區(qū)的潛水雖保有一定的可開采水量，但也因遭受人為活動的影響，污染嚴重而無法利用。考慮到未來城市的發(fā)展，供水問題更加顯得重要。本次供水水源地勘察設計把目光投向了城市周圍的地下深部—阜新地區(qū)基巖地下構造裂隙水。目的是探明城市周圍的地下深部—阜新地區(qū)基巖地下構造裂隙水，目標層位為開發(fā)區(qū)～東梁一帶（非采礦區(qū)）阜新組地層，該地層由于斷裂地質構造的發(fā)育及大范圍巖漿巖侵入體的破壞（約40km2），第三系輝綠巖侵入體沿著深大斷裂及地層間軟弱帶穿插侵入，在形成過程中對圍巖造成了極大的破壞，在接觸部位產生了大量的蝕變裂隙帶，增加了地下儲水空間，同時輝綠巖內部致密完整性特點構成了地下水阻隔和儲存作用。該層段地下水一般賦存深度比較大，其補給源有一定距離（西部山區(qū)）穩(wěn)定較好。可作為供水水源地有針對的進一步勘察、開發(fā)利用。

本勘探區(qū)地質構造復雜，巖性膠結不良，透水性較強，屬多層破碎易坍塌掉塊及漏失區(qū)。在工程初期為了不污染水層，使用清水鉆進施工，由于清水沒有護壁性能，井內卡鉆和埋鉆等安全事故頻發(fā)，成井率極低。針對上述技術難題，項目部的工程技術人員設計了適合該區(qū)的鉆液體系，在設計鉆井液組成時充分考慮的因素有：地層中粘土和無機鹽的種類及含量、地層敏感性的類型、孔喉直徑以及地層水的礦化度和離子組成等。

這種鉆井液可以控制巖層破碎坍塌掉塊，防止裂隙地層的消耗及漏失，保證井眼暢通，又可以最大程度上保護了含水層不被污染。得出了基本配方如下：

0.1%PACL+0.1%KPAM+0.5%FL-1+0.1%XCD+0.5%SMK+0.5%SMP-1+4.0%+鈉膨。

以上配方為基準配方，施工現(xiàn)場可以根據(jù)實際地層情況加入一些潤滑劑，它與鉆井液具有良好的配伍性，有效降低鉆井液的摩阻系數(shù)和很強的封堵性及承壓能力，它所形成封堵膜，可以降低鉆井液濾失量，提高地層的承壓能力。

該工程在施工兩口井以后，選用了如上的低固相鉆井液，結果與前兩口井相比，井眼穩(wěn)定性明顯增強，縮徑、坍塌現(xiàn)象很少出現(xiàn)，在使用清水鉆進時，每天平均進尺為20 m左右，而使用該配方的低固相鉆井液，每天的平均鉆井度速增加了35%左右，達到了25 m～30 m進尺，各項鉆探指標全部達到設計要求。

在進行抽水試驗時，我們對地質條件相近的兩口水井：使用清水鉆進的H11井和使用鉆井液鉆進的H13井進行了綜合對比。

H11井和H13井綜合對比表

井號 井深m 完井周期d 產水量m3 備 注

H11 300 15 400 清水鉆進

H13 300 10 390 鉆井液鉆進

從綜合對比表上我們發(fā)現(xiàn)，產水量沒有明顯的變化，而鉆井效率卻提高了35%，這說明這種配方的鉆井液對產水量造成的影響非常小，達到了預期的目的。

3 結論與建議

輝綠巖找水工程屬于水文水井鉆探，當遇到特殊地層時，要及時的配制了適合本地區(qū)地層特點的低固相鉆井液進行鉆進施工，有這樣可以有效的防止含水層不被泥漿內的固相物質所污染，另外，它還簡化了抽水試驗過程，不必進行酸化等水井洗井工藝，縮短了完井時間，提高了鉆進效率，還節(jié)省開支，帶來明顯的經濟效益和社會效益。

建議在以后的水文水井鉆探施工中，要根據(jù)施工區(qū)域的地層情況及時合理的選擇鉆井液配方，即能使成井率得到提高，又能使水量得到保障。另外還可以嘗試采用空氣鉆井技術、泡沫鉆井技術和專門針對水井能夠自動降解的新型環(huán)保鉆井液進行鉆井施工。

參考文獻

[1]馬玉軍.泥漿在鉆探施工中的重要作用[J].城市建設理論研究，2012（5）.

[2]蔡記華.自動降解鉆井液在水井鉆探中的應用[J].煤田地質與勘探，2004（5）.

作者簡介

郭厚德（1964-），男，遼寧義縣人，鉆探工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。

王旭（1978-），男，遼寧錦縣人，鉆探助理工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。endprint

摘 要 鉆井液的作用是冷卻鉆頭、沖洗孔內巖粉、保護孔壁，利用泥漿內部的結構強度懸浮巖粉，使停鉆、停泵時巖粉不至于很快沉入孔底等。而在水井鉆探工程中不僅對鉆井液提出以上要求，還要盡可能的使鉆孔內的含水層不被鉆井液中的固相材料所污染，文章闡述了低固相鉆井液在阜新輝綠巖找水工程中使用的效果。

關鍵詞 鉆井液；水文鉆探；輝綠巖

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0078-01

1 水文鉆探工程中鉆井液使用的重要性

常規(guī)鉆井液的作用是沖洗孔底、攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、穩(wěn)定井壁、懸浮巖屑、通過鉆井液所帶出的巖屑，可以獲取地層許多信息、可將泥漿泵的功率經鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆進速度。

鉆井液的護壁功能，是指在鉆探過程中使孔壁形成一層薄而韌的泥皮，它起到了減少鉆具與孔壁摩擦力，防治鉆具沖擊孔壁產生掉塊，并且利用鉆孔內鉆井液所產生的靜壓力和造壁性能，在有裂隙、破碎掉塊、縮徑、坍塌、流沙層、漏失等地層鉆進時，對孔壁的保護作用。

水井鉆探中勘探區(qū)地層的含水性是地質構造及自然條件所形成的，我們不能夠改變，所以說，含水層產水量的大小影響因素為鉆井的方式、所用的完井工藝和所選取的鉆井液性能。在相同鉆進方法和成井工藝的基礎上，那么水井周圍滲透性的因素主要在所使用的鉆井液性能上，影響的因素有：

1）鉆井液中化學藥劑進入含水層，產生不良的化學反應。

2）鉆井液中的固相物質進入地層孔隙內，阻礙水流的通道。

3）使用具有固相物質的鉆井液鉆進時，這種鉆井液就會在孔壁上形成不同質量的泥皮，從而會非常嚴重的影響到該含水層的產水量。

由此可見，鉆井液的性能在井周滲透性恢復方面起著極其重要的作用。在實際的水文井鉆探中，為護壁堵漏，常采取粘度較大的鉆井液進行鉆進，鉆井液會帶著固相侵入近井地層，堵塞原有地下流體的孔隙裂隙，使產層的滲透率降低，成井后開采時，生產井的產水量低。因此，在這類地層中鉆進，護壁堵漏與保護地層滲透性成了一對特殊的矛盾。因此在水文鉆探工程中一定要有預見性的制定適合本地區(qū)的鉆井液配方，不但可以提高機械鉆速、保障井內安全又能克服傳統(tǒng)鉆井液中固相物質對含水層的影響。

2 鉆井液在輝綠巖找水中的應用

阜新市是遼寧省嚴重缺水的城市，以往主要開采第四系地層中的地下潛水，近幾十年來，隨著遍布較廣的礦區(qū)采煤影響以及工農業(yè)生產和生活用水的抽取，其水位在逐年下降，個別地方已經沒有潛水含水層了。部分地區(qū)的潛水雖保有一定的可開采水量，但也因遭受人為活動的影響，污染嚴重而無法利用?？紤]到未來城市的發(fā)展，供水問題更加顯得重要。本次供水水源地勘察設計把目光投向了城市周圍的地下深部—阜新地區(qū)基巖地下構造裂隙水。目的是探明城市周圍的地下深部—阜新地區(qū)基巖地下構造裂隙水，目標層位為開發(fā)區(qū)～東梁一帶（非采礦區(qū)）阜新組地層，該地層由于斷裂地質構造的發(fā)育及大范圍巖漿巖侵入體的破壞（約40km2），第三系輝綠巖侵入體沿著深大斷裂及地層間軟弱帶穿插侵入，在形成過程中對圍巖造成了極大的破壞，在接觸部位產生了大量的蝕變裂隙帶，增加了地下儲水空間，同時輝綠巖內部致密完整性特點構成了地下水阻隔和儲存作用。該層段地下水一般賦存深度比較大，其補給源有一定距離（西部山區(qū)）穩(wěn)定較好?？勺鳛楣┧吹赜嗅槍Φ倪M一步勘察、開發(fā)利用。

本勘探區(qū)地質構造復雜，巖性膠結不良，透水性較強，屬多層破碎易坍塌掉塊及漏失區(qū)。在工程初期為了不污染水層，使用清水鉆進施工，由于清水沒有護壁性能，井內卡鉆和埋鉆等安全事故頻發(fā)，成井率極低。針對上述技術難題，項目部的工程技術人員設計了適合該區(qū)的鉆液體系，在設計鉆井液組成時充分考慮的因素有：地層中粘土和無機鹽的種類及含量、地層敏感性的類型、孔喉直徑以及地層水的礦化度和離子組成等。

這種鉆井液可以控制巖層破碎坍塌掉塊，防止裂隙地層的消耗及漏失，保證井眼暢通，又可以最大程度上保護了含水層不被污染。得出了基本配方如下：

0.1%PACL+0.1%KPAM+0.5%FL-1+0.1%XCD+0.5%SMK+0.5%SMP-1+4.0%+鈉膨。

以上配方為基準配方，施工現(xiàn)場可以根據(jù)實際地層情況加入一些潤滑劑，它與鉆井液具有良好的配伍性，有效降低鉆井液的摩阻系數(shù)和很強的封堵性及承壓能力，它所形成封堵膜，可以降低鉆井液濾失量，提高地層的承壓能力。

該工程在施工兩口井以后，選用了如上的低固相鉆井液，結果與前兩口井相比，井眼穩(wěn)定性明顯增強，縮徑、坍塌現(xiàn)象很少出現(xiàn)，在使用清水鉆進時，每天平均進尺為20 m左右，而使用該配方的低固相鉆井液，每天的平均鉆井度速增加了35%左右，達到了25 m～30 m進尺，各項鉆探指標全部達到設計要求。

在進行抽水試驗時，我們對地質條件相近的兩口水井：使用清水鉆進的H11井和使用鉆井液鉆進的H13井進行了綜合對比。

H11井和H13井綜合對比表

井號 井深m 完井周期d 產水量m3 備 注

H11 300 15 400 清水鉆進

H13 300 10 390 鉆井液鉆進

從綜合對比表上我們發(fā)現(xiàn)，產水量沒有明顯的變化，而鉆井效率卻提高了35%，這說明這種配方的鉆井液對產水量造成的影響非常小，達到了預期的目的。

3 結論與建議

輝綠巖找水工程屬于水文水井鉆探，當遇到特殊地層時，要及時的配制了適合本地區(qū)地層特點的低固相鉆井液進行鉆進施工，有這樣可以有效的防止含水層不被泥漿內的固相物質所污染，另外，它還簡化了抽水試驗過程，不必進行酸化等水井洗井工藝，縮短了完井時間，提高了鉆進效率，還節(jié)省開支，帶來明顯的經濟效益和社會效益。

建議在以后的水文水井鉆探施工中，要根據(jù)施工區(qū)域的地層情況及時合理的選擇鉆井液配方，即能使成井率得到提高，又能使水量得到保障。另外還可以嘗試采用空氣鉆井技術、泡沫鉆井技術和專門針對水井能夠自動降解的新型環(huán)保鉆井液進行鉆井施工。

參考文獻

[1]馬玉軍.泥漿在鉆探施工中的重要作用[J].城市建設理論研究，2012（5）.

[2]蔡記華.自動降解鉆井液在水井鉆探中的應用[J].煤田地質與勘探，2004（5）.

作者簡介

郭厚德（1964-），男，遼寧義縣人，鉆探工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。

王旭（1978-），男，遼寧錦縣人，鉆探助理工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。endprint