貴州省福泉市大灣磷礦區(qū)鉆探施工泥漿工藝應(yīng)用研究

劉佳

[摘要]針對(duì)礦區(qū)施工特點(diǎn)，對(duì)鉆進(jìn)及護(hù)壁堵漏工藝、破碎帶處理工藝優(yōu)化選擇，確定采用植物膠做為主劑，聚丙烯酸鉀、803堵漏劑、腐植酸鉀，無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑磺化酚醛樹(shù)脂等做為輔劑得到的鉆井液。

[關(guān)鍵詞]磷礦區(qū) 鉆探施工 泥漿工藝

[中圖分類(lèi)號(hào)] F407.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-111-1

1工程概況

大灣礦區(qū)位于福泉市西北部，距市城區(qū)47公里，東與牛場(chǎng)鎮(zhèn)、谷汪鄉(xiāng)毗鄰，南與仙橋鄉(xiāng)接壤，西面以清水江為界，毗鄰開(kāi)陽(yáng)縣，北與甕安縣接壤，平均海拔1225米（最低處海拔700米）。在氣候分區(qū)上，屬亞熱帶季風(fēng)氣候華中濕潤(rùn)區(qū)，熱量豐富、雨量充沛，地處高原地區(qū)，一年四季多雨潮濕，位置偏僻，施工條件惡劣加之嚴(yán)重的高原氣候，各施工機(jī)械的使用效率遠(yuǎn)低于額度效率。

2礦區(qū)地層

礦區(qū)地層以泥質(zhì)頁(yè)巖為主，其巖層呈深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，多孔，遇水易分解，失水干裂，受構(gòu)造擠壓影響，巖體中次級(jí)褶皺。發(fā)育抒皺和撓曲現(xiàn)象多見(jiàn)。巖層穩(wěn)定性極差。在鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常遇到軟硬破碎層、裂隙、交替等復(fù)雜地層，往往沖洗液漏失嚴(yán)重，孔壁不穩(wěn)定，稍有不慎，長(zhǎng)造成塌孔及埋、卡鉆等事故。

3鉆探設(shè)備及參數(shù)

鉆機(jī)為國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)沙飛碟xy-1500型鉆機(jī)，采用龍門(mén)塔-13米鉆塔，他是一種功能齊全、性能穩(wěn)定的深孔巖心鉆機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊、合理、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小。水泵為bw250型泥漿泵，鉆具為武漢金地繩索鉆具。

4鉆孔沖洗液

一般鉆進(jìn)技術(shù)要求參數(shù)要求為：鉆壓0.4～0.5Kn，轉(zhuǎn)速小于160r/min，泵量52L/min.鉆孔鉆進(jìn)采用植物膠結(jié)合聚丙稀酰胺。其性能一般控制為低比重，以比重為1.1為宜，粘度以21～23為宜，具有低切力的特點(diǎn)，泥漿要求達(dá)到攜渣能力強(qiáng)，沉淀分離快，以不形成泥皮為宜。若在內(nèi)管里發(fā)現(xiàn)有泥皮，立即在鉆井液中添加腐植酸鉀，鉆進(jìn)中盡量減少泥漿漏失，抑制縮徑，在預(yù)防孔內(nèi)事故的前提下保證較高的鉆進(jìn)效率。根據(jù)采取金剛石繩索取芯鉆井工藝在復(fù)雜地層中對(duì)鉆井液性能的要求及經(jīng)驗(yàn)，采用無(wú)固相相聚合物鉆井液做外該孔鉆井液進(jìn)行鉆進(jìn)。

5鉆井液的研制及作用原理

5.1泥漿配方

根據(jù)地層巖性及多次試驗(yàn)的對(duì)比，最總確定采用主劑植物膠、輔助劑聚丙稀酸鉀、無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑、803堵漏劑、腐植酸鉀等組成無(wú)固相聚合物鉆井液。在泥質(zhì)頁(yè)巖及夾風(fēng)化泥層地層泥漿常規(guī)配方如下表：

泥漿性能要求：漏斗粘度18～20s，失水量8～10ml/30min，密度1.18～1.20g/cm3。該泥液向孔內(nèi)沖洗液提供了充足的鉀離子，置換了孔壁泥巖中的蒙脫石晶層內(nèi)的鈉離子，在孔壁上形成溶劑化層，從而降低失水，改變了泥漿的流動(dòng)性能，控制了泥層造漿。

主劑植物膠對(duì)解決破碎等復(fù)雜地層護(hù)孔難題有很好的作用，在一定程度上可以保證孔壁及巖樣在外力作用下保證一定的完整度。聚丙稀酸鉀一方面能提供k+離子，對(duì)泥頁(yè)巖有一定抑制作用，另一方面能遏制泥頁(yè)巖及鉆屑分散造漿，抑制泥頁(yè)巖的水化膨脹，還兼有降失水改善流型和增加潤(rùn)滑，降低鉆具與泥餅之間的摩擦阻力。。

無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑是由苯酚、甲醛、硝基腐植酸鉀等多中種化學(xué)原料取合而成的一種聚合物，因其原料中均含有苯環(huán)，有大兀鍵、化學(xué)鍵結(jié)合，比較牢固，防塌機(jī)理是鑲嵌覆蓋和賭塞頁(yè)巖的層理和微裂縫，防止泥漿進(jìn)入頁(yè)巖，減少水化膨脹，同植物膠、聚丙稀酰胺、腐植酸鉀等聚合物鉆井液使用，不僅可以顯著改善鉆井液的穩(wěn)定性，而且可以利用分子中的特種基團(tuán)與鉆屑和井壁發(fā)生物理和化學(xué)作用，使鉆屑和井壁表面活性點(diǎn)鈍化而顯著提高鉆井液的抑制防塌能力。白云巖地層很容易漏水，跨孔，當(dāng)鉆至這層地層時(shí)，鉆井液需要改良，一方面需要隔離親水離子，另外一方面需要堵漏。當(dāng)鉆進(jìn)遇到松散破碎層，泥球的基本制作配方如下：

一級(jí)鈉土50斤、無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑20斤、植物膠12斤、磺化酚醛樹(shù)脂10斤、801堵漏劑8斤將以上幾種原料倒放在干凈的地方，攪拌均勻稍加水，搓成小于孔徑的泥球。聚丙烯酸鉀稀釋成較濃的液體，用小桶盛放。將搓好的泥球裹上丙烯酸鉀液逐個(gè)投入孔內(nèi)，投放速度要慢，再下擂孔鉆頭將泥球擠壓到孔壁上即可改用原漿（鈉土加清水）正常鉆進(jìn)。

5.2施工工藝

該礦區(qū)上部巖為破碎層、裂隙、且軟硬交替，鉆進(jìn)效率低，下部巖層蝕變、破碎，容易坍塌掉塊，并且部分孔段漏失、涌水，單孔鉆進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)，僅靠沖洗液是很難完成的，做好鉆孔護(hù)壁工作，選擇合理的鉆桿結(jié)構(gòu)是完成鉆探任務(wù)的重要因素。選擇了如下的鉆桿結(jié)構(gòu)：（1）、0～30m：使用108mm套管+110mm金剛石取芯鉆頭單管鉆進(jìn)，到達(dá)基巖后下入108mm套管；（2）、30～200m：使用HQ繩索取芯鉆具鉆進(jìn)，穿過(guò)漏失層，下入89mm繩索鉆桿當(dāng)套管，封堵上部漏失層；（3）、200m之后使用nq繩索取芯鉆具鉆進(jìn)至終孔。

5.3防斜處理工藝

機(jī)坪經(jīng)計(jì)算后，深入強(qiáng)風(fēng)化巖層，用混泥土澆注堅(jiān)實(shí)，鉆機(jī)安裝要水平、周正、牢固，保證天車(chē)、立軸、孔口三點(diǎn)一線(xiàn)。鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行校隊(duì)，鉆塔、鉆機(jī)經(jīng)常能夠進(jìn)行檢查，緊固。

由于地層一層軟一層硬，具體表現(xiàn)在進(jìn)泥巖部分較快，砂巖部分較慢，進(jìn)砂巖層中，如果給壓太大，桿具直接向傾向滑移，或者鉆頭在孔底打滑，產(chǎn)生鉆具折斷事故，出砂巖層時(shí)，如果給 壓過(guò)大，鉆桿容易地層傾向反方向發(fā)生偏斜，一般采用小鉆壓，低鉆速，離開(kāi)軟硬接觸部分，然后按照設(shè)計(jì)參數(shù)鉆進(jìn)。

鉆進(jìn)中鉆壓必須要求小壓力，不進(jìn)尺，不能盲目加壓，要勤升大管檢查。在各巖層接觸帶鉆進(jìn)時(shí)，一定要選用輕壓、慢轉(zhuǎn)。

6結(jié)論及建議

（1）生產(chǎn)實(shí)踐中針對(duì)該地區(qū)地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求，通過(guò)多年來(lái)鉆進(jìn)方法的優(yōu)化組合，進(jìn)一步提高了鉆井效率，有效的解決了鉆孔的漏失、彎曲、下管困難等技術(shù)難題。

（2）優(yōu)化了成井工藝，提高了施工效率，確保了工作質(zhì)量。

（3）通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)我們深深認(rèn)識(shí)到，較好的設(shè)備和成熟的鉆進(jìn)工藝方法，使鉆進(jìn)效率的進(jìn)一步提高，使整個(gè)礦區(qū)的施工快速順利的結(jié)束。