地质钻探中用gsp护壁的研究

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1、地质钻探中用GSP护壁的研究【摘要】在煤田地质勘探钻进屮，经常会遇到钻孔坍塌、掉块、缩径等事故。研究表明，在泥浆中加入适量的广谱护壁剂（GSP）,能起到良好的护壁、防塌效果。本文介绍了J1JGSP护壁的经验，具有一定的借鉴意义。【关键词】GSP；地质钻探；钻孔；护壁引言某地质工程有限公司在某矿区施工时，山于钻孔坍塌、掉块、缩径，孔内事故居高不下，严重影响了钻进效率和施工进度。针对复杂地层护孔问题，该公司广泛收集有关资料，反复试验，进行了广谱护壁剂（GSP）泥浆处理剂护壁、防塌的应用研究，并将该广谱护壁剂应用于两个矿区钻孔施工中，取得了良

2、好的效果。1GSP及其作用1.1GSPGSP由沥青、油脚与多种有机亲水物质进行交联接技反应，再与聚合淀粉在特殊工艺下物理复合制取，其屮含冇瓮甲基、竣甲基、酰胺基等。广谱护壁剂是一种既溶于水乂溶于油的黑色物质，能够分散在泥浆中，起到良好的护壁、防塌效果。1.2在泥浆中加入GSP的作用（1）降低黏滞力。GSP中的油脚能与钻杆壁产生强烈的物理和化学吸附作用，形成一层油膜，降低了钻杆与泥饼之间的摩擦力。吸附在井壁上的交联沥青分子和乳化沥青颗粒，可以降低泥饼表面的内能，并在泥饼表面形成水润滑膜，降低泥饼对钻杆的黏滞力。（2）防止坍塌。GSP中的交

3、联沥青分子具有良好的吸附充填作用，因而大大降低了泥浆的渗透率，使泥饼致密坚韧，造壁性好，从而降低滤失量和稳定井壁。未参与反应的沥青被乳化成细分散的固体沥青颗粒，在孔内压差及钻具转动挤压作用下，堵塞裂隙和井壁岩石毛细管通道，阻止自由水进入岩石内部，起到加固井壁作用，达到防塌目的。聚合淀粉含冇淀粉分子的环式结构和聚合物分子的K链式结构，体现出具有K链状伸展自如、桥接能力强又具有网状结构的优势，从而增强包被能力，改善泥饼质量，提高降失水和抗污染能力。聚合淀粉还能在各种pH值的淡水泥浆和盐水泥浆中迅速吸水膨胀形成海绵状颗粒，使泥浆中的自由水消失

4、并堵塞泥饼或孔壁孔隙，实现降失水防塌。2GSP泥浆试验2.1室内试验本文将加入了GSP的泥浆成为GSP泥浆。参照GSP推荐加量，在80A-51泥浆基础上加入GSP,在室内做了大量的配方优选试验工作，筛选出黏度适宜、防塌降失性能良好，冇较好流变特性和滤失特性的配方。根据复杂地层钻进要求，在破碎、坍塌地层中钻进时，选择密度在1.03一1.04g/cm3的泥浆。2.2浸泡防塌试验采用坍塌孔段的粉煤，加工成120目的粒度，做成浸泡样，在清水浸泡70s时全部剥落垮塌掉，而在GSP泥浆中浸泡100h,可以保持完好。3应用在两个矿区钻探用到的主要设备

5、冇TXB-1000A型钻机，NBB250/6型泥浆泵，旋流除沙器，直径94nnn的针状或金刚石钻头+直径68nun的钻铤+直径50mm的钻杆。3.1在第一个矿区的应用该公司利用301钻机在该矿区内施工水文观测孔，设计孔深550.16m,二1煤层厚度40.19mo当时钻进用的是80A-51不分散低固相泥浆，其泥浆配方为：4%人工钠土+0・06%80A—51+0.3%CMC+0.2%碳酸钠，在钻进到二1煤层12.50m时，煤层发生严重的坍塌。每次下钻均不到底，而且冲孔时泥浆带上来大量的粉煤，通过增大人工钠土、80A-51、CMC的加入量，也

6、未能护住井壁；又采用80A-51+水玻璃泥浆后效果也不明显，之后在80A-51泥浆基础上加入1.5%的GSP,下钻冲孔6h后,孔内便恢复正常，每次下钻直接到底，乂经过扩孔、下套管,煤层未再发生过坍塌现象。3.2在第二个矿区的应用采用303钻机施工的排水孔，上部50m为流沙夹卵石，结构松散。以前施工过卵石层所用的泥浆基本配方为：人工钠土+CMC+纯碱。在施工屮钻孔经常发生坍塌、掉块，每次下钻需要反复透孔、扫孔，下护壁套管也不顺利。过卵石层一直是周期长、成本高，费时、费力。303钻机施工时,在该泥浆的基础上，每立方米加入2.5%-3.0%的

7、GSP,取得了较好的效果。钻孔再未发生过坍塌、掉块，每次下钻直接到底，护壁套管也下得非常顺利。4使用维护（1）配制GSP泥浆时,须在配好原80A-51泥浆中加入GSP0在搅拌机内加水搅拌lOmim,放入泥浆池中，再用水枪搅拌，使GSP充分分散到黏土颗粒中去。（2）GSP须和有机处理剂一起使用，使泥浆保持一定的黏度，才能使GSP分散均匀。否则，GSP密度低，会浮在泥浆表面。（3）GSP在泥浆中具冇抑制岩屑分散的作用，因此岩粉较容易沉淀下来，钻进时须配置泥浆净化系统，以保持泥浆的清洁。（4）在使用80A-51+GSP泥浆钻进中，GSP不断消

8、耗，应根据孔内情况及时补充，使泥浆保持良好的性能，才能发挥其应用效能，起到良好的护壁防塌作用。5应用效果（1）排渣、排粉效果好。在GSP泥浆中加入有机高分子化合物和降失水剂，改变钻进过程中的环空流态，提高了