依兰达连河勘探区钻探使用泥浆类型的选择.pdf

《依兰达连河勘探区钻探使用泥浆类型的选择.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、磷孑他第27卷第1期GEOLOGYOFSHAANXI2OO9年6月文章编号：1001-6996(2009)O1一uu8O—O5依兰达连河勘探区钻探使用泥浆类型的选择张立新(黑龙江七台河职业学院，七台河市154600)摘要：在以水敏性地层为主的煤田钻探施工中，)中洗液起着相当重要的作用。KHM—CMC—PAM高聚物泥浆在依兰达连河矿区水敏性易塌地层中的应用，起到了维护孔壁的作用，保证了钻探过程孔壁的安全。关键词：依兰达连河；钻探；泥浆；选择中图分类号：P634文献标识码：B在水敏性地层为主的煤田钻

2、探施工中，冲洗液起着相当重要的作用。国内煤田钻探中已大力推广应用“双聚泥浆”(聚丙稀酰胺一聚丙稀腈泥浆)，并配合使用了泥浆旋流除砂器，但是对于各种地层是否都是最适合的泥浆类型，是值得探讨的问题。从国内煤田钻探来看，推广使用“双聚泥浆”虽解决了不少钻探施工中遇到的问题，但仍有许多不稳定岩层是“双聚泥浆”解决不了的。如：一些钻孔中水敏层超径及煤层中结核掉块、卡钻问题；造浆地层是泥浆比重上升、大大降低机械钻速等问题，都没有得到很好的解决。从煤田钻探推广应用金刚石绳索取芯及其它新的钻进方法看，也要求冲洗

3、液具有更完善的性能。1勘探区地层情况依兰达连河勘探区钻遇的地层自下而上分别为①基底海西期花岗岩。②第三系达连河组：下部含煤段，主要由碳质泥岩、泥岩、煤组成，层厚35～50m。其中含四组煤层：上、下、中和下煤，纯煤厚8～25m。中部油页岩段，厚度6O～180m。上部砂泥岩段主要由泥质胶结的粗砂岩、泥岩，沼泽相泥岩、泥质细砂岩互层，厚度300收稿日期：2009一O4一O8作者简介：张立新，女，41岁，高级工程师，主要从事煤田勘探及教学工作。已发表‘煤炭资源／储量现行分类的实际应用》等四篇论文，第1期

4、张立新：依兰达连河勘探区钻探使用泥浆类型的选择81800m，胶结程度差异较大，半胶结的粗砂岩时隐时现，其中有2～5层粗砂岩层厚度达到8"25m。泥岩遇水膨胀，粗砂岩易坍塌，孔壁极不稳定。在泥浆滤液渗透下，加上钻具的敲打，泥浆的水力冲刷剥蚀，极易坍塌掉块，严重超径，孔壁呈葫芦状，常常造成多种复杂的孔内事故，给钻探生产带来极大困难。③第四系主要由粘土、砂砾石等组成，层厚10~30m。2泥浆类型选择2．1泥浆类型选择思路根据施工地层特点，第三系上部地层是泥浆技术研究的重点。孔内粘卡钻具事故多，主要是由

5、于地层水敏化所致，因此最大限度地抑制泥岩的水敏化，才能起到良好的护壁效果。抑制地层水敏化的关键又在于处理剂成份的选择和组合。2．2处理剂选择的原理①泥岩主要由蒙脱石、伊利石和高岭石等粘土矿物组成。粘土矿物具有遇水膨胀、分散等特性。其水化的开始点是裸露在晶胞表面的硅氧四面体的的氧原子层，这层氧原子层每六个氧原子形成一个正六角环，这个氧六角环的空穴尺寸2．8A。K离子直径为2．66A，并因其吸附能力强，恰好可镶嵌在这一空穴中，形成最紧密的结构，水分子都不易进入层间，并且可通过层间K’把两层拉的很紧，

6、有效地控制泥岩分散和水化膨胀。在泥浆中加入K+离子还会封闭孔壁上泥岩的破坏楔并紧密的约束它们。足够K含量的钾基泥浆具有特别强的抑制泥岩水化作用。因此考虑选用腐植酸钾做处理剂。②在确定钾基泥浆的前提下，根据钻遇地层要求失水量小的特点，选择CMC作降失水增粘剂。因为CMC具有分子链长、聚合度较大的特点，它能多点吸附于孔壁岩石表面，又能以氢键力吸附多个水分子，因此它能在井壁形成交错相联的薄模层，该层就能起到保护胶作用，阻止泥岩水化和井壁岩石剥落，增强其防塌能力。③绳索取芯钻进泥浆要求低的粘土含量，选择

7、分子量300~500万，水解度3O％的水解聚丙烯酰胺(H—PAM)作絮凝剂。因聚丙稀酰胺具有选择性絮凝，可加快岩屑在泥浆中的沉降速度，达到控制泥浆中的固相含量的目的，同时还具有降失水作用，进一步抑制泥岩水敏化。④在钻遇半胶结泥岩时，当上述处理剂配置的泥浆元法控制泥岩缩径、坍塌问题时，采用在泥浆中加入重晶石粉，把泥浆密度调整到1．15～1．20g／伽。，利用泥浆液柱压力大于地层压力，控制泥岩缩径和孔壁坍塌。2．3泥浆类型的确定通过分析，确定依兰达连河煤田绳索取芯钻探宜用强抑制性的钾基高聚物泥浆，其

8、分子表示式为KHM—CMC—PAM。82陕西地质第27卷3室内实验针对施工地层特点，室内着重对KHM—CMC—PAM强抑制性钾基高聚物泥浆的密度、失水量、黏度、切力及PH值等性能进行了测定，并通过浸泡试验，观察钾基高聚物泥浆的防塌能力。3．1性能测定使用正交设计试验法选择了KHM—CMC—PAM无固相泥浆最优配方，其配方及室内测试性能指标如表1所示。表1KHM—CMC—PAM无固相泥浆性能指标Tab．1Solid—freemudpropertiesofKHM—CMC—PAM配方1000mL清水+