低固相泥漿在水文地質(zhì)鉆井施工中的應用研究

古國敏

（廣東省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，廣東 惠州 516008）

1 應用原則

低固相泥漿代表著泥漿先進技術(shù)水平，比普通泥漿有著諸多的優(yōu)點，在水文地質(zhì)鉆井應用時，應針對不同地質(zhì)情況進行增減，才能充分發(fā)揮功效，起到藥到病除的作用。

2 水文鉆井應用試驗

2.1 低固相泥漿配制

首先進行PAM水解，煮制濃度1%，水解度30%的PHP，然后按泥漿試驗配方和工藝流程圖（見圖1）配制低固相泥漿以及進行性能調(diào)整[1]。

圖1 泥漿工藝流程圖

鉆孔前可在預化池和泥漿池同時配制。開孔、鉆進粗砂和礫石層、有咸水的地層配方中取大值，其它正常鉆進時取小值。

鉆孔過程中不能全部將劣質(zhì)粘土除去，允許混入部分地層粘土造漿，以達到前面所述的泥漿比重1.08～1.15，防止地層涌砂、孔壁坍塌[2]。

2.2 應用方法

在鉆孔中，隨著泥漿消耗，原則上應從預化池向泥漿池中補充新泥漿。當?shù)貙诱惩燎秩?，采用不斷小量加入PHP使地層粘土顆粒部分絮凝，或加入磺化瀝青抑制造漿，也可適當加入清水稀釋（以保持良好膠體率為度）。

泥漿中砂粒主要經(jīng)震動篩和人工撈碴除去，但仍有較多的粉、細砂懸浮在泥漿，造成泥漿泵經(jīng)常磨損，防礙了施工的順利進行[3]。因此當泥漿比重大于1.15或含砂率大于8%時，采取及時排走泥漿池中部分泥漿，補充新漿辦法調(diào)整其性能。

當泥漿受到大量咸水侵染時，孔內(nèi)上返出的泥漿都會冒出氣泡。這是因為咸水中大量的Na+侵入泥漿中置換出粘土中的H+，H+與CO32-反應產(chǎn)生CO2的緣故。本次共有三個試驗井，編號為S1、S2、S3，試驗地點在廣東省湛江市，地形地貌屬雷瓊自流盆地。

在三個試驗井鉆進和擴孔過程中均在淺部60m～100m和450m以深都可發(fā)現(xiàn)這種情況，此時泥漿pH由9下降接近于7，漏斗粘度下降為18s～20s；由于咸水的稀釋，泥漿比重在1.075～1.10。雖然泥漿仍能使用，但會產(chǎn)生較大漏失（擴孔時由于孔徑增大漏失量更大），現(xiàn)場采用增加粘土量使泥漿比重達1.14～1.18，同時加入PHP、CMC進行增粘，并考慮用蔗渣、谷殼堵漏，快速鉆穿咸水層不漏漿后再降低泥漿比重和粘度。

在應用試驗過程中，每天要不定時測定泥漿性能，發(fā)現(xiàn)問題及時按上述方法和圖1內(nèi)容調(diào)整。現(xiàn)將三個試驗井泥漿性能指標歸納為表1。

表1 低固相泥漿應用性能指標統(tǒng)計表

2.3 應用效果

經(jīng)三個試驗井的使用，鉆進和擴孔一直進展順利，孔內(nèi)干凈，每次下鉆具都能下到孔底，無遇阻

現(xiàn)象；開泵都能流通泥漿，極少有憋泵現(xiàn)象；最后均能順利下完井管，有效地避免了孔內(nèi)涌砂、坍塌、泥漿糊鉆等事故。每次水文電測井探頭都能順利下到孔底，未發(fā)生阻滯現(xiàn)象，特別是在S2號試驗井，測試1020m。

（1）優(yōu)點。①低固相泥漿膠體穩(wěn)定性好。②低固相泥漿護壁能力強。③低固相泥漿能有效抑制地層粘土水化膨脹，避免了縮徑粘鉆具、卡井管。④低固相泥漿攜碴能力強，且流動性好。⑤由于采用震動篩除砂，除碴效果較好，適當減輕工人的勞動強度。

（2）缺點。①從上述可知，低固相泥漿仍能被地層咸水破壞。當被破壞時，泥漿被稀釋，比重偏低（1.075～1.10），漏斗粘度偏低（18s～20s），滲透力增強，會產(chǎn)生較大的漏失，因而增加了泥漿材料使用量。②使用低固相泥漿鉆孔增加了洗井難度。低固相泥漿在形成優(yōu)質(zhì)泥皮的同時，也提高了抵抗焦磷酸鈉破壞的能力。從三個試驗井來看，機隊反映S2、S3號兩個井在用壓風機抽水洗井時均比以往多出1～3個臺班，特別在S2號井開始洗井時單用焦磷酸鈉無法洗通取水層，最后采用燒堿+焦磷酸鈉混合洗井液才解決問題。

3 結(jié)語

經(jīng)過低固相泥漿在雷瓊自流盆地的應用試驗證明，低固相泥漿完全適用第三、四紀復雜地層的鉆孔，而且鉆孔越深，其鉆探效率越高，經(jīng)濟效益越好。它能在孔壁上形成高質(zhì)量的泥皮，保證了孔壁穩(wěn)定；還有效避免了地層中各種不利因素對鉆孔的影響，提高了鉆孔質(zhì)量，大大降低了鉆孔風險，也減輕了工人勞動強度，為順利成井創(chuàng)造良好的條件。但低固相泥漿在膠體穩(wěn)定性和護壁效果好的同時，普遍增加了洗井的難度。因此在使用低固相泥漿鉆孔后，應直接采用燒堿+焦磷酸鈉混合洗井液并進行活塞+壓風機綜合洗井，縮短洗井時間。