贵州省福泉市大湾磷矿区钻探施工泥浆工艺应用研究

刘佳

[摘要]针对矿区施工特点，对钻进及护壁堵漏工艺、破碎带处理工艺优化选择，确定采用植物胶做为主剂，聚丙烯酸钾、803堵漏剂、腐植酸钾，无荧光润滑防塌剂磺化酚醛树脂等做为辅剂得到的钻井液。

[关键词]磷矿区 钻探施工 泥浆工艺

[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-111-1

1工程概况

大湾矿区位于福泉市西北部，距市城区47公里，东与牛场镇、谷汪乡毗邻，南与仙桥乡接壤，西面以清水江为界，毗邻开阳县，北与瓮安县接壤，平均海拔1225米（最低处海拔700米）。在气候分区上，属亚热带季风气候华中湿润区，热量丰富、雨量充沛，地处高原地区，一年四季多雨潮湿，位置偏僻，施工条件恶劣加之严重的高原气候，各施工机械的使用效率远低于额度效率。

2矿区地层

矿区地层以泥质页岩为主，其岩层呈深灰色，泥质结构，多孔，遇水易分解，失水干裂，受构造挤压影响，岩体中次级褶皱。发育抒皱和挠曲现象多见。岩层稳定性极差。在钻进过程中经常遇到软硬破碎层、裂隙、交替等复杂地层，往往冲洗液漏失严重，孔壁不稳定，稍有不慎，长造成塌孔及埋、卡钻等事故。

3钻探设备及参数

钻机为国产长沙飞碟xy-1500型钻机，采用龙门塔-13米钻塔，他是一种功能齐全、性能稳定的深孔岩心钻机，结构紧凑、合理、运转平稳、噪声小。水泵为bw250型泥浆泵，钻具为武汉金地绳索钻具。

4钻孔冲洗液

一般钻进技术要求参数要求为：钻压0.4～0.5Kn，转速小于160r/min，泵量52L/min.钻孔钻进采用植物胶结合聚丙稀酰胺。其性能一般控制为低比重，以比重为1.1为宜，粘度以21～23为宜，具有低切力的特点，泥浆要求达到携渣能力强，沉淀分离快，以不形成泥皮为宜。若在内管里发现有泥皮，立即在钻井液中添加腐植酸钾，钻进中尽量减少泥浆漏失，抑制缩径，在预防孔内事故的前提下保证较高的钻进效率。根据采取金刚石绳索取芯钻井工艺在复杂地层中对钻井液性能的要求及经验，采用无固相相聚合物钻井液做外该孔钻井液进行钻进。

5钻井液的研制及作用原理

5.1泥浆配方

根据地层岩性及多次试验的对比，最总确定采用主剂植物胶、辅助剂聚丙稀酸钾、无荧光润滑防塌剂、803堵漏剂、腐植酸钾等组成无固相聚合物钻井液。在泥质页岩及夹风化泥层地层泥浆常规配方如下表：

泥浆性能要求：漏斗粘度18～20s，失水量8～10ml/30min，密度1.18～1.20g/cm3。该泥液向孔内冲洗液提供了充足的钾离子，置换了孔壁泥岩中的蒙脱石晶层内的钠离子，在孔壁上形成溶剂化层，从而降低失水，改变了泥浆的流动性能，控制了泥层造浆。

主剂植物胶对解决破碎等复杂地层护孔难题有很好的作用，在一定程度上可以保证孔壁及岩样在外力作用下保证一定的完整度。聚丙稀酸钾一方面能提供k+离子，对泥页岩有一定抑制作用，另一方面能遏制泥页岩及钻屑分散造浆，抑制泥页岩的水化膨胀，还兼有降失水改善流型和增加润滑，降低钻具与泥饼之间的摩擦阻力。。

无荧光润滑防塌剂是由苯酚、甲醛、硝基腐植酸钾等多中种化学原料取合而成的一种聚合物，因其原料中均含有苯环，有大兀键、化学键结合，比较牢固，防塌机理是镶嵌覆盖和赌塞页岩的层理和微裂缝，防止泥浆进入页岩，减少水化膨胀，同植物胶、聚丙稀酰胺、腐植酸钾等聚合物钻井液使用，不仅可以显著改善钻井液的稳定性，而且可以利用分子中的特种基团与钻屑和井壁发生物理和化学作用，使钻屑和井壁表面活性点钝化而显著提高钻井液的抑制防塌能力。白云岩地层很容易漏水，跨孔，当钻至这层地层时，钻井液需要改良，一方面需要隔离亲水离子，另外一方面需要堵漏。当钻进遇到松散破碎层，泥球的基本制作配方如下：

一级钠土50斤、无荧光润滑防塌剂20斤、植物胶12斤、磺化酚醛树脂10斤、801堵漏剂8斤将以上几种原料倒放在干净的地方，搅拌均匀稍加水，搓成小于孔径的泥球。聚丙烯酸钾稀释成较浓的液体，用小桶盛放。将搓好的泥球裹上丙烯酸钾液逐个投入孔内，投放速度要慢，再下擂孔钻头将泥球挤压到孔壁上即可改用原浆（钠土加清水）正常钻进。

5.2施工工艺

该矿区上部岩为破碎层、裂隙、且软硬交替，钻进效率低，下部岩层蚀变、破碎，容易坍塌掉块，并且部分孔段漏失、涌水，单孔钻进时间长，仅靠冲洗液是很难完成的，做好钻孔护壁工作，选择合理的钻杆结构是完成钻探任务的重要因素。选择了如下的钻杆结构：（1）、0～30m：使用108mm套管+110mm金刚石取芯钻头单管钻进，到达基岩后下入108mm套管；（2）、30～200m：使用HQ绳索取芯钻具钻进，穿过漏失层，下入89mm绳索钻杆当套管，封堵上部漏失层；（3）、200m之后使用nq绳索取芯钻具钻进至终孔。

5.3防斜处理工艺

机坪经计算后，深入强风化岩层，用混泥土浇注坚实，钻机安装要水平、周正、牢固，保证天车、立轴、孔口三点一线。钻进过程中随时进行校队，钻塔、钻机经常能够进行检查，紧固。

由于地层一层软一层硬，具体表现在进泥岩部分较快，砂岩部分较慢，进砂岩层中，如果给压太大，杆具直接向倾向滑移，或者钻头在孔底打滑，产生钻具折断事故，出砂岩层时，如果给 压过大，钻杆容易地层倾向反方向发生偏斜，一般采用小钻压，低钻速，离开软硬接触部分，然后按照设计参数钻进。

钻进中钻压必须要求小压力，不进尺，不能盲目加压，要勤升大管检查。在各岩层接触带钻进时，一定要选用轻压、慢转。

6结论及建议

（1）生产实践中针对该地区地质条件和设计要求，通过多年来钻进方法的优化组合，进一步提高了钻井效率，有效的解决了钻孔的漏失、弯曲、下管困難等技术难题。

（2）优化了成井工艺，提高了施工效率，确保了工作质量。

（3）通过生产实践活动我们深深认识到，较好的设备和成熟的钻进工艺方法，使钻进效率的进一步提高，使整个矿区的施工快速顺利的结束。