1、典型地層泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,砂、礫層中使用的泥漿 土層、泥頁巖中使用的泥漿 溶蝕性地層泥漿 硬巖鉆進用泥漿 充氣低密度泥漿（自學） 其它泥漿（自學）,一、砂、礫層中使用的泥漿,在砂層、礫石、卵石以及破碎帶地層中鉆進，成孔的難度很大。這類地層稱為機械分散地層。由于顆粒之間缺乏膠結，鉆進時井壁很容易坍塌。 對于這類地層用泥漿護壁，解決問題的關鍵是增加井壁顆粒之間的膠結力。粘性較大的泥漿適當滲入井壁地層中，可以明顯增強砂、礫之間的膠結力，以此使井壁的穩(wěn)定性增強。,泥漿配方舉例,提高泥漿粘度，主要通過使用細分散泥漿，通過增加泥漿中的粘土含量，再加入提粘劑、降失水劑和防絮凝劑（稀釋劑）。 依所加

2、處理劑的不同，可有不同種類，如鈉羧甲基纖維素泥漿、鐵鉻鹽泥漿、木質素磺酸鹽泥漿、腐植酸泥漿和LG植物膠泥漿等 。 詳見教材P110111。,泥漿配方舉例,Na-CMC（鈉羧甲基纖維素）泥漿,這是一種最普通的提粘型泥漿，Na-CMC起進一步提粘和降失水作用。 在煤田勘探、固體礦床勘探、水井（地熱井）等地質勘探領域使用極為廣泛。 配方：1m3水，優(yōu)質造漿粘土6080kg，純堿35kg，Na-CMC 1020kg左右。 泥漿性能：比重1.031.07，粘度2535s，失水量小于12ml/30min，pH值約9.5。,泥漿配方舉例,工程實例1北京市亦莊經(jīng)濟開發(fā)區(qū)非開挖定向鉆進鋪設燃氣鋼管工程,施工地段

3、為粉質砂土、細砂、中砂為主，結構較為松散，機械開挖后基本無法成型，為易坍塌地層。 泥漿對策：基漿Insta-Vis TM plus（萬用王）液體聚合物，馬氏漏斗粘度達到3540s，密度要求在1.30g/cm3。,泥漿配方舉例,杭州錢塘江天然氣管 道穿越項目位于錢塘江河 段，東段位于杭州市蕭山 區(qū)，西段位于杭州市與海 寧市的交界處。,工程實例2 錢塘江定向鉆穿越鋪管工程,泥漿配方舉例,穿越總長度2454.15米，主管道規(guī)格為81315.9mm，鋼管材質為L450，設計壓力為6.3MPa。,現(xiàn)場照片,DD-1330 鉆機,泥漿配方舉例,施工地段從上到下依次為素填土、砂質粘土、粉砂、粉細砂、粉砂夾粉

4、質粘土、粉砂粘土、淤泥質粉砂粘土。由于穿越地層孔壁穩(wěn)定性較差，易坍孔，且中部的淤泥質粉質粘土土性軟，承載性質差，易縮徑。 泥漿對策： 6%土+1Na2CO3+1NaOH+3CMC+0.3潤滑劑（或萬用王），馬氏漏斗粘度控制在6080s，密度1.06g/cm3。 該工程已于2007年3月初竣工。,泥漿配方舉例,工程實例3 武漢天興洲長江穿越鋪管工程,由中石油穿越公司承建的西氣東輸長距離非開挖水平定向大型穿越長江鉆進工程，全長1920m，擴孔直徑1.2m，鋪管直徑711mm，管材為高強PE鋼復合管，于今年5月4日凌晨從武昌南岸到天興洲北岸成功鋪管。,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,依次穿

5、越地層：人工填土層，新近湖積層，一般性粘土層，淤泥質土，砂土，粉細砂等。 擴孔泥漿配方：7青山現(xiàn)場土4（土重）純堿0.4CMC0.4LG0.03XC。 主要性能指標：馬氏漏斗粘度是5070s，失水量是11.5ml。,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,二、土層、泥頁巖中使用的泥漿,在粘土、泥頁巖中鉆進，突出問題之一是鉆井井壁的遇水膨脹、縮徑，甚至流散、垮孔。其原因是粘土、泥頁巖中存在著大量的粘土礦物，尤其是蒙脫石粘土礦物的存在，使井壁粘土接觸到鉆井液中的水時，即發(fā)生粘土的吸水、膨脹、分散。這樣的地層又稱之為水敏性地層。,泥漿配方舉例,原理要點，教材P111P116。,選優(yōu)質土； 采取“粗

6、分散”方法； 添加降失水劑； 提高基液粘度； 調整泥漿比重，平衡地層壓力； 利用特殊離子對地層的“鈍化”作用； 利用大分子鏈網(wǎng)在井壁上的隔膜作用； 利用微顆粒的堵塞作用；,泥漿配方舉例,主要泥漿類型,（一）鈣處理泥漿： 1、石膏鐵鉻鹽泥漿 2、氯化鈣褐煤泥漿 （二）鉀基泥漿： 1、 PAM-KCl泥漿 2、 分散型氯化鉀泥漿 3、氫氧化鉀-褐煤泥漿 4、 氫氧化鉀-磺酸鹽泥漿 5、 鋁鉀泥漿 （三）乳化瀝青泥漿 ： 1、用苛性鈉皂化法 2、用粘土粉制瀝青膏 3.、用乳化劑制備乳化瀝青 （四）油基泥漿 （五）有機陽離子聚合物泥漿 （六）LG植物膠泥漿體系,泥漿配方舉例,PAM-KCl 泥漿,用無

7、機鹽KCl為離子交換型抑制劑，抑制粘土的膨脹，用絮凝型聚合物處理泥漿，聚合物吸附在井壁上，以包膜原理阻止水的滲入而維持井壁穩(wěn)定，屬非分散型鉀基泥漿。 配方：在1m3經(jīng)堿處理的基漿中，加入水解度為30%的PAM 2kg，KCl加量為4kg左右。,泥漿配方舉例,工程實例4河南省駐馬店煤田鉆探工程,自上而下地層分布為第四系粉砂質粘土、砂礫石層、粘土層、第三系雜色粘土、砂礫石層、下部為紅砂巖及膠結性不好的卵礫石層、泥巖、粉砂巖、灰?guī)r及炭巖。第三、第四系厚度達700m左右，極易遇到縮徑、超徑、坍塌和掉塊等孔內復雜情況。,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,當鉆孔施工至401m時，發(fā)生孔內事故，在270.15m處

8、鉆桿折斷; 250m290m段的孔徑已超過250mm; 170m210m段出現(xiàn)嚴重縮徑 ，鉆孔報廢。 粘度、濾失量（2538ml）過大。,泥漿配方舉例,巖樣浸泡實驗,泥漿配方舉例,現(xiàn)場小樣試驗,泥漿配方舉例,LG植物膠的預水化,泥漿配方舉例,泥漿對策,400m以上地層大部分為造漿良好的粘土層，因此調漿時采用添加膠液的方式，即清水Na2CO3LG植物膠CMC； 進入砂巖層及卵礫石層后，地層中造漿土性能下降，采用補給鉆井液方式，即清水膨潤土Na2CO3LG植物膠CMC。 典型鉆井液性能參數(shù)為：表觀粘度25 mPas，塑性粘度15 mPas，動切力10 Pa，API失水量15ml以內，pH值在8左右

9、。,泥漿配方舉例,該孔采用LG植物膠鉆井液體系后，效果非常好。在厚達700m的第三、第四系地層的施工中，未出現(xiàn)縮徑、超徑、坍塌、掉塊現(xiàn)象，巖心采取率高，鉆孔垂直度好，起下鉆順利，鉆具接頭處未發(fā)現(xiàn)“刮泥”現(xiàn)象。進入卵石層泥皮松散且厚度增加，但每次替漿后泥皮質量均有提高?，F(xiàn)該孔已順利竣工。,泥漿配方舉例,工程實例5武漢市魯磨路非開挖鋪管工程,泥漿配方舉例,欲穿越的地層為粘土夾砂土和雜填土，屬強水敏性和松散性地層。原有地下管網(wǎng)復雜，鉆孔軌跡必須為精確的S形曲線。設計100mm導向孔之后進行兩級反拉擴孔（250mm、380mm），最后進行反拉鋪管。 泥漿配方：1m3水20kgLG植物膠，蘇式漏斗粘度2

10、0s,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,工程實例6武漢市工業(yè)四路非開挖鋪管工程,該工程位于武漢市青山區(qū)工業(yè)四路，由于鋪設250mm的PE煤氣管道，采用Case 6060型水平定向鉆機，整個非開挖工程分4段進行，累計鋪管總長近1200m。 穿越地層：流塑性地層，水敏性強，容易發(fā)生蠕變，極易導致縮徑。,泥漿配方舉例,泥漿對策,采用“膨潤土純堿LGXC”四合一體系，蘇式漏斗粘度控制在22s左右，并充分發(fā)揮了LG植物膠良好的護壁和潤滑作用，順利的完成了工程任務。,泥漿配方舉例,工程實例7松科1井（1200m以深）,二開后段鉆遇砂巖、水敏性泥巖和硬脆性泥巖，兩者互層頻繁。,泥漿配方舉例,灰色和棕色泥巖,灰黑色

11、泥巖,砂巖,泥漿配方舉例,泥漿對策,在二開后段，采用了DFD-NH4HPAN- SAKH鉆井液體系，在二開前段鉆井液配方中加入降濾失劑SAKH、流型調節(jié)劑NH4HPAN和加重劑BaSO4，控制鉆井液濾失量、改善流動性和增加密度。一直到二開完井，鉆井液性能非常穩(wěn)定，并不斷得到改善。 典型配方是：水+5%膨潤土（大慶產(chǎn)）+1%Na2CO3+1.25%KOH+1.25%DFD+0.625%CMC+ 0.01%PAM+2.5%SAKH+1.25%NH4HPAN+10%BaSO4。,泥漿配方舉例,典型性能參數(shù)是： 密度1.141.16 g/cm3， 粘度2540s， 濾失量46ml， 動切力510Pa，

12、 靜切力13Pa/810Pa。 二開至完鉆裸眼提下鉆具295回次，從未發(fā)生水敏地層膨脹縮徑，與脆性地層掉塊導致鉆具遇阻與卡鉆，完井后井中物探無任何險情，一次性成功。,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,三、溶蝕性地層泥漿,溶蝕性地層以氯化鈉鹽層最為典型，其他還有鉀鹽、石膏、芒硝、天然堿等。這類地層又稱為水溶性地層，它遇到鉆井液中的水，就會發(fā)生溶解，使鉆井井壁溶蝕掉，其結果經(jīng)常導致井眼超徑、垮塌。 對付水溶性地層，主要從兩方面入手解決：一是降失水，其原理和方法前面已經(jīng)介紹過；二是降低鉆井液對地層的溶蝕性。在泥漿中加入與地層被溶物相同的物質，使溶解度趨于飽和，就是常用的治理溶蝕的方法。例如在巖鹽中鉆進，采

13、用鹽水泥漿作為鉆井液，防塌效果良好。,泥漿配方舉例,鹽水泥漿是粘土懸浮液中氯化鈉含量大于1%，或用咸水（海水）配制的泥漿，它是靠氯化鈉的含量較大而促使粘土顆粒適度聚結并用有機保護膠維持此適度聚結的穩(wěn)定粗分散泥漿體系。 鹽水泥漿的粘度低，切力小，流動性好，抗鹽侵，抑制巖鹽地層的溶解，抗粘土侵的能力強，抑制泥頁巖水化膨脹，坍塌和剝落的效果好。,泥漿配方舉例,鹽水泥漿的配制,先用淡水制備分散性泥漿，然后加鹽轉化為鹽水泥漿； 其二是直接用咸水或海水配制泥漿。 前一種情況相當于鹽侵后泥漿的處理，容易配制；后一種情況，由于膨潤土和普通粘土在鹽水中不易分散，故配漿困難。為此，對于用鹽水或海水直接配漿，宜用抗

14、鹽粘土如凹凸棒土、海泡土等。,泥漿配方舉例,NaCl對淡水泥漿性能的影響,1-粘度；2-切力；3-失水量；4-pH值 基漿：用5%丹寧酸鈉處理的普通粘土泥漿）,隨著NaCl加入量的增加，泥漿中Na+增多，這樣粘土吸附層中陽離子數(shù)目增多，由此電位下降，擴散層厚度減小，泥漿由細分散向聚結方向轉變，水化膜變薄，粘土顆粒間形成聚結結構，因而粘度、切力上升，由于聚結，水化膜變薄，自由水增多，失水量也上升。當NaCl超過某一值時如為3%左右），粘土顆粒聚結明顯，分散度下降，致使粘度切力下降，失水量繼續(xù)上升。,泥漿配方舉例,典型配方1普通鹽水鉆井液,泥漿配方舉例,典型配方2飽和鹽水鉆井液,泥漿配方舉例,典型

15、配方2飽和鹽水鉆井液,泥漿配方舉例,典型配方2飽和鹽水鉆井液,泥漿配方舉例,工程實例8山東鉀鹽礦床鉆探,我國山東鉀鹽礦床鉆探時，在930m至2500m處遇到白堊系石鹽巖、鈣芒硝夾泥質粉砂巖，石膏等地層； 使用的飽和鹽水混油乳化泥漿，其組成是：1m3泥漿CMC25kgOP型乳化劑4.5kg十二烷基磺酸鈉4.5kg皂腳10kg洗衣粉2.5kgNaCl 325kg柴油53kg廢機油5kg。 泥漿性能為比重1.21，漏斗粘度34s，失水量4.4ml，泥皮0.3mm，塑性粘度21mPas，動切力2.75Pa，pH值8。,泥漿配方舉例,工程實例9廣東某鹽礦對接井,根據(jù)設計要求，在距離含鹽段100m左右將淡

16、水泥漿轉換為鹽水泥漿。配漿材料主要為CMC、Na-HPAN、K-HPAN、Na2CO3、NaOH、FA-367、XY-27、PHP、固體鹽、鹵水等。根據(jù)小樣實驗結果，按比例進行配制，累計用3噸Na-HPAN、100kg FA-367：100kg XY-27、1噸K-HPAN、12噸鹽、100余方鹵水 典型泥漿性能為：馬氏漏斗粘度30-35s、比重1.23-1.28、失 水 量6-10ml、 泥皮厚0.8-1.0mm、pH 值9-11、波美度22-26（表征鉆井液是否飽和的參數(shù)，大于等于23時為飽和）。,泥漿配方舉例,四、硬巖鉆進液,堅硬的巖石是鉆進經(jīng)常遇到的地層，像花崗巖、石英巖、榴輝巖、片麻

17、巖、閃長巖等屬于非常堅硬的巖石，像大理巖、白云巖、千枚巖、板巖、密實的泥頁巖等中等硬度的巖石也比粘土和砂、礫要硬得多。,泥漿配方舉例,對于鉆進而言，堅硬巖石有以下特點： 由于巖石堅硬，鉆進時破碎巖石所需要的消耗大，進尺慢，鉆頭磨損厲害，容易燒鉆，這對鉆進是不利之處。 硬巖中鉆進多見于地質勘探孔等情況，此時一般孔徑較小（小于150mm），而孔深則較大（可達1000m以上），因此泥漿的循環(huán)阻力大。 鉆進堅硬巖石形成的井壁相對穩(wěn)定，除了遇到較大的地層破碎帶，一般情況下不易發(fā)生像土層、泥頁巖和砂礫層那樣的嚴重坍塌垮孔。 由于硬巖鉆進多采用像金剛石鉆頭這樣的磨削方式碎巖，鉆屑顆粒細小，因而懸排鉆屑較為容

18、易。,泥漿配方舉例,硬巖地層泥漿配制要點,針對以上特點，對硬巖鉆進泥漿的設計應側重于增強泥漿的潤滑性和冷卻性，減少泥漿的流動阻力，減少固相含量以利于提高鉆速；而對泥漿的懸排能力和護壁性往往要求不高。 例如聚丙烯酰胺不分散低固相泥漿 （自學）,泥漿配方舉例,乳狀液的配方,水：油：乳化劑1000：10：1 油：機油與柴油混合 乳化劑：十二烷基苯磺酸鈉、OP10等,泥漿配方舉例,工程實例7中國大陸科學鉆探工程,泥漿配方舉例,中國大陸科學鉆探工程（CCSD）科鉆一井于2001年6月25日開鉆，2005年4月18日正式停工，現(xiàn)場鉆探施工歷時1395天，終孔孔深5158 m。 科鉆一井所鉆巖層為可鉆性級別79級和部分石英含量較高的層段達1011級的榴輝巖與片麻巖，巖石密度大、硬度高、研磨性強。,泥漿配方舉例,泥漿配方舉例,泥漿對策,根據(jù)科鉆一井鉆井工藝對泥漿的要求，專門研制了用于科學鉆探的復合泥漿材料LBM-SD。該泥漿材料的主要成份是 LPA與人工鈉土混煉而成。采用LBM-SD配制的泥漿是一種非增效型選擇性絮凝低固相泥漿體系，具有較強的抗鹽、抗鈣鎂和抗溫能力，表現(xiàn)出低固相、低失水、低粘和低切力的特性。,泥漿配方舉例,與LBM-SD泥漿體系具有良好的配伍性的GLUB潤滑劑能顯著改善鉆具的使用工況，