深部地質(zhì)鉆探鉆井液體系設(shè)計(jì)因素及其分析

摘 要：在文章當(dāng)中，主要是針對了我國深部地質(zhì)鉆探井液體系涉及的因素做出了全面的分析研究，并且在這個(gè)基礎(chǔ)之上提出了下文之中的一些內(nèi)容，希望能夠給與同行業(yè)人員提供一定價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：深部；地質(zhì)鉆探；設(shè)計(jì)因素；分析

伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的增長，針對于礦產(chǎn)資源的消耗也在不斷的增加，同時(shí)隨著地質(zhì)找礦工作的深入，深部鉆探項(xiàng)目已經(jīng)是越來越多。通過列舉地質(zhì)鉆探鉆機(jī)在設(shè)計(jì)過程中所需要考慮的諸多因素，其中包括了地層的條件以及鉆井液類型和鉆井液材料等，從而能夠?yàn)榈刭|(zhì)鉆探鉆井液設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場的施工提供一定的參考。

一、關(guān)于鉆井液設(shè)計(jì)中所需要考慮的問題

（一）需要對地質(zhì)的條件進(jìn)行考慮

必須要了解地質(zhì)條件，其中包括了地質(zhì)的年代、地層的應(yīng)力以及巖石巖性等，對于低層特性來說，主要是選擇鉆井液的類型以及確定泥漿性能參數(shù)的一個(gè)重要依據(jù)。

一是壓力地層，地層的壓力相對來說比較大，將會(huì)存在著縮徑以及坍塌等情況下，必須要采取用加重的泥漿。然而地層空隙壓力要是出現(xiàn)過小的情況下，那么將會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)漏失，需要采取充氣的泥漿或者是泡沫泥漿等，這樣能夠有效的防止出現(xiàn)漏失。

二是軟頁巖以及存在著裂隙的硬頁巖，因?yàn)榭妆诘谋苊獯嬖谥鴦兟湟约氨澜獾惹闆r，必須要求泥漿濾失量低，同時(shí)也需要能夠具有著較好的封堵功能。如果掉塊相對來說較為嚴(yán)重的情況下，必須要對泥漿的密度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣摺?/p>

三是鹽膏地層比如鹽層和鉀鹽以及天然堿等，鉆孔要是超徑，那么會(huì)導(dǎo)致泥漿受到污染，同時(shí)也會(huì)擴(kuò)大徑以及孔壁探討第。進(jìn)而要求泥漿是需要具有著電解質(zhì)污染性能以及能夠抑制地層中鹽等性能。根據(jù)鹽層的厚度以及組分等來說，則是可以選擇使用抗污染的泥漿以及鹽水泥漿等。

四是高滲透性的地層，比如砂巖地層，較為容易成為后泥餅，同時(shí)也容易出現(xiàn)卡鉆。進(jìn)而要求泥漿是濾失量低以及相含量低，并且也需要具有著良好的潤滑性以及配備著一定數(shù)量的解卡劑。

五是地層的完整情況。對于完整的地層需要重點(diǎn)的考慮泥漿出現(xiàn)流變的性能以及泥漿的潤滑性能。對于一些較為松散以及破碎的地層來說不可以進(jìn)行負(fù)壓鉆進(jìn)，然而需要保證鉆井液能夠有著一定程度的密度，從而保證對于孔壁具有著支撐。針對于鉆井液的年度和切力來說不可以太低，同時(shí)返回速度也不可以太快，這樣能夠有效的避免紊流對孔壁進(jìn)行沖刷。保證鉆井液膠凝強(qiáng)度不可以太大，避免在進(jìn)行下鉆和開泵的過程中導(dǎo)致壓力過大從而使地層壓垮。

六是對于孔隙以及裂隙的發(fā)育地層來說，如果空隙或者是裂隙出現(xiàn)過大、過小的情況下，這是確定出堵漏方式和施工中工藝采取的重要依據(jù)。

七是針對于地層的溫度梯度來說。在高溫地層當(dāng)中是需要要求泥漿能夠有著良好的一個(gè)抗溫性能，如果實(shí)在凍土層或者是在高寒地區(qū)當(dāng)中，則是需要泥漿能夠在低溫的情況下具有著流動(dòng)性，可以采取使用抗低溫的泥漿，或者是采用一些必要的控制措施。

（二）針對于施工的情況以及調(diào)節(jié)分析

在施工的過程中設(shè)備的實(shí)際情況、井身的結(jié)構(gòu)以及鉆進(jìn)的方法主要是泥漿流變性能參數(shù)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分重要的依據(jù)。

一是對于孔徑大小來說，如果孔徑大那么泥漿的流動(dòng)速度則是相對較慢，并且對于泥漿的年度以及切力來說要求也相對比較高。

二是針對于孔的深度來說，如果深度出現(xiàn)了增加，那么泥漿的減摩擦降阻作用將會(huì)越來越重要。

三是在進(jìn)行全面鉆進(jìn)的過程中，巖屑量如果過大，必須要對泥漿的斜巖能力進(jìn)行充分的考慮。

四是針對于繩索的取心鉆機(jī)來說，對于泥漿的要求相對較高，如果粘度和切力較低的情況下，能夠有助于防止繩鉆的鉆桿內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)垢以及環(huán)空壓力出現(xiàn)過大等問題。

（三）針對于工程的要求分析

對于鉆探工程來說，主要是對鉆井液的性能具有著兩個(gè)方面的要求：

一是要能夠保證鉆井的安全，鉆井液的性能必須要能夠滿足復(fù)雜的要求。

二是需要對機(jī)械鉆速給與保障。通過對鉆速進(jìn)行提高從而要求鉆井液能夠有著良好的流變性能以及攜巖能力。

二、針對鉆井液的選擇類型分析

（一）關(guān)于清水以及自然造漿的分析

主要是采用清水來作為沖洗液，同時(shí)也應(yīng)該應(yīng)用在完整以及穩(wěn)定的地層當(dāng)中進(jìn)行鉆井。在鉆進(jìn)到第三和第四系根據(jù)粘土為主的地層時(shí)候，在破碎之后的巖屑主要和清水沖洗液進(jìn)行混合并且能夠分散成為漿液便稱之為自然造漿，然而其特點(diǎn)主要是為成本低以及鉆進(jìn)的速度相對來說比較快。

（二）關(guān)于細(xì)分散泥漿

主要是鈣土份加上純堿在現(xiàn)場采用淡水進(jìn)行配漿鈉化，或者是采用納鵬潤土來進(jìn)行配置，之后則是加上各種各樣的分散劑配合成為的水基鉆井液體系。對于該體系來說，是需要具有著較高程度的造漿黏土，從而使其能夠保證系統(tǒng)成為膠體的一個(gè)狀態(tài)，同時(shí)也能夠保證膠體的穩(wěn)定性。具有著較為典型的則是分散性的泥漿，比如三磺泥漿等。

（三）關(guān)于不分散低固相聚何物的鉆井液分析

主要是具有著選擇性的絮凝以及包被作用的高分子聚合物等作為主要的處理劑，從而使其能保留在泥漿當(dāng)中的優(yōu)質(zhì)造漿黏土，僅僅只絮凝劣質(zhì)黏土以及鉆屑，從而會(huì)生氣鉆屑和劣質(zhì)土不會(huì)被分散，方便在地表進(jìn)行清除，同時(shí)也能夠保持鉆井液的低固相以及優(yōu)良的剪切稀釋的性能。

三、需要對鉆井液的性能參數(shù)進(jìn)行確定

對于鉆井液來說，是否能夠充分的發(fā)揮出自身的效能，主要是和鉆井液自身性能參數(shù)存在著直接的關(guān)系，如果參數(shù)的設(shè)計(jì)存在著不合理，那么將會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的孔內(nèi)事故出現(xiàn)，所以，必須要對鉆井液的性能進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)。

（一）必須要對鉆井液的密度進(jìn)行確定

通過對鉆井液的密度進(jìn)行合理的確定，能夠更好的實(shí)現(xiàn)壓力的平衡鉆機(jī)，同時(shí)通過對鉆井液的密度來說，所需要考慮的因素種類相對來說比較多，例如地層所存在著的壓力以及地層破裂過程中存在著的壓力，通過根據(jù)最小的空地壓力等于地層壓力的原則來對鉆井液自身的密度進(jìn)行確定。

（二）真對鉆井液的流變性能設(shè)計(jì)

1.關(guān)于設(shè)計(jì)的原則分析

一是需要能夠保證攜巖能力以及井眼的凈化。

二是對于環(huán)空流態(tài)來說需要能夠接近于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，從而能夠有效的防治對孔壁帶來沖刷。

三是需要對粘度進(jìn)行降低，這樣能夠有利于清楚巖屑以及對鉆機(jī)鉆速進(jìn)行提高，同時(shí)也能夠?qū)Νh(huán)空壓力進(jìn)行降低，有效的防治鉆桿的內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)垢。

四是需要具有著較低的摩擦阻力，主要是為塑性粘度較低。

2.關(guān)于流變的模式選擇分析

針對于較為常用的流變模式來說，主要是存在著賓漢、卡森以及冪律模式等，在進(jìn)行地質(zhì)巖心鉆探鉆井液工藝的計(jì)算的昂中主要是采用的為卡森模式。

四、結(jié)語

通過對上述內(nèi)容進(jìn)行分析研究之后可以得知，在進(jìn)行地質(zhì)鉆機(jī)的過程中，必須要對其存在著的因素做出充分的考慮分析，同時(shí)也需要對影響施工的內(nèi)容給與全面的控制，通過采取科學(xué)有效的措施將工程中存在著的難題逐一進(jìn)行克服，保證鉆井的施工能夠得到順利的進(jìn)行，與此同時(shí)也能夠不斷的累計(jì)鉆井的經(jīng)驗(yàn)，帶動(dòng)我國鉆井技術(shù)的發(fā)展。

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作者簡介：周繼，云南國土建設(shè)工程總公司滇西分公司。