钻探施工中泥浆的应用研究

1 现场泥浆使用

1。常用泥浆类型

1.1。不分散体系 不分散体系包括开钻泥浆，钻孔自然造浆和其他经过稍加处理的体系，该体系不添加任何降粘剂和分散剂来分散粘土颗粒，通常用于开孔和浅孔作业。

1.2.分散体系 分为细分散和粗分散

细分散：粘土高度分散，粘土加NaCO3,使Ca粘土变为Na粘土。

粗分散：指粘土颗粒在泥浆中高度分散，加入适当处理剂使泥浆适度絮凝。这种泥浆我们使用的也只有钙处理泥浆,也就是石灰、石膏处理泥浆。

1。3。聚合物体系 泥浆通常用高分子聚合物的絮凝作用封装钻屑、防止钻屑分散，以及覆在页岩上抑制页岩膨胀，还有增加流体粘度并减少流体滤失率。常用聚合物包括:PAM、PAN、PVA、CMC和天然植物胶产品。

聚合物体系泥浆包括低固相泥浆、无固相泥浆.

低固相泥浆

低固体的固体总含量不能超出6％～10％（体积含量）的范围，粘土固体含量应控制在3％以下，钻屑和膨润土的比率低于2比1，典型的低固体系是采用聚合物添加剂作为增稠剂或膨润土增量剂，属不分散体系. 2

固相含量％=（所测比重-1）＊2*100％

无固相泥浆

无固相泥浆是指泥浆中不含粘土颗粒.是以高分子聚合物为基础配制而成的水溶液，其主要成份为水、高分子聚合物及天然植物胶和少量无机盐组成。这种泥浆也叫做第五代泥浆。目前用作无固相泥浆的水溶性高分子聚合物主要哟普两种，即水解聚丙烯酰胺（PHP)及聚乙烯醇(PVA）。聚乙烯醇的各项性能均优于聚丙烯酰胺，但价格昂贵.

2.常用泥浆的配制

2.1钙处理泥浆

1立方泥浆:石灰为泥浆体积的0.3～～0。5％ 栲胶碱液0。5～1％ 烧碱浓度20％，调节PH值11左右

石膏体系的pH值范围通常在9～10。5之间，使用浓度为5。7~11.4克/升（即钙离子浓度为600～1100毫克/升）.

石灰体系分两种典型类型：一是低浓度石灰体系为2.8～5。8克/升，pH值范围通常在11～12之间。一种是高浓度石灰体系，石灰的使用浓度为14。3～42。8之间。

第1篇

一、实验目的

本实验旨在了解和掌握泥浆性能测定的方法，通过对泥浆的密度、粘度、含砂量等性能指标的测定，分析泥浆的适用性，为实际工程应用提供依据。

二、实验原理

泥浆性能测定主要包括密度、粘度、含砂量等指标的测定。以下分别介绍这些指标的测定原理：

1. 泥浆密度测定：泥浆密度是指单位体积泥浆的质量，常用g/cm³表示。测定方法采用泥浆比重秤，通过比较泥浆与标准泥浆的密度差，计算出泥浆的密度。

2. 泥浆粘度测定：泥浆粘度是指泥浆流动时，单位面积上的剪切应力与剪切速率的比值。测定方法采用旋转粘度计，通过测量不同剪切速率下的粘度值，绘制粘度曲线。

3. 泥浆含砂量测定：泥浆含砂量是指泥浆中砂粒的质量占泥浆总质量的百分比。测定方法采用重量法，通过过滤、洗涤、干燥等步骤，计算出泥浆中的砂粒质量。

三、实验仪器与材料

1. 实验仪器：泥浆比重秤、旋转粘度计、泥浆含砂量测定装置、烧杯、漏斗、滤纸、烘箱等。

2. 实验材料：泥浆、标准泥浆、砂粒、蒸馏水等。

四、实验步骤

1. 泥浆密度测定：

（1）将一定量的泥浆注入泥浆比重秤的样品杯中，确保杯口齐平，无气泡。

（2）盖上计量盖，用棉纱布擦净从计量盖小孔溢出的泥浆。

（3）将比重秤刀口放置在底座的刀垫上，移动游码，直至水平泡位居两条线的小央。

（4）读出游码左侧的刻度，即为所测量泥浆的密度。

2. 泥浆粘度测定： （1）将一定量的泥浆注入旋转粘度计的样品杯中。

（2）启动旋转粘度计，设定不同的剪切速率。

（3）记录不同剪切速率下的粘度值。

3. 泥浆含砂量测定：

（1）将一定量的泥浆倒入滤纸中，进行过滤。

（2）将过滤后的泥浆放入烘箱中，烘干至恒重。

（3）称量烘干后的泥浆质量，计算出泥浆中的砂粒质量。

五、实验结果与分析

1. 泥浆密度：本次实验测得的泥浆密度为1.25g/cm³，符合工程要求。

2. 泥浆粘度：本次实验测得的泥浆粘度曲线如下：

剪切速率（s⁻¹） | 粘度（mPa·s）

矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置及其应用

FANG Jun;GU Shuancheng;SHI Zhijun;LI Quanxin

【摘 要】针对采用中心通缆式钻杆作为信号传输通道的有线随钻测量装置存在的钻杆结构复杂、机械性能受限、抗干扰能力差等问题,研制了一种矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置.该装置由防爆计算机、防爆键盘、防爆数据存储器、防爆测量探管、防爆压力变送器等组成,采用间歇模式工作:防爆测量探管中的测量短节检测到泥浆泵停泵信号后,采集钻孔轨迹参数、定向钻具状态参数等静态数据并进行编码;当检测到泥浆泵开泵信号后,防爆测量探管中的驱动短节依次发送静态数据、测量并发送动态数据,同时控制脉冲发生器调整水力通道的流道面积;防爆压力变送器采集泥浆泵压力信号并将其发送至防爆计算机;数据传输完成后,防爆测量探管停止工作,脉冲发生器内部流道恢复,泥浆泵压力变为正常值,开始定向钻进.试验结果表明,该装置工作稳定,测量数据准确,传输可靠,提高了定向钻进效率和安全性,满足煤矿井下各类煤层孔和岩层孔定向钻进需要,且可实现常规钻孔轨迹随钻测量.

【期刊名称】《工矿自动化》

【年(卷),期】2019(045)002

【总页数】6页(P12-17)

【关键词】煤矿井下定向钻进;钻孔轨迹随钻测控;随钻测量;无线随钻测量装置;泥浆脉冲;防爆测量探管;测量短节;驱动短节

【作 者】FANG Jun;GU Shuancheng;SHI Zhijun;LI Quanxin

【作者单位】 【正文语种】中 文

【中图分类】TD712

0 引言

钻孔轨迹随钻实时测控是煤矿井下坑道近水平定向钻进的关键技术之一。随钻测量装置作为钻孔轨迹随钻测控工具，是煤矿井下定向钻进装备的核心设备[1-2]。

随钻测量装置按信息传输介质可分为有线式和无线式两类[3]。目前国内外煤矿井下坑道定向钻进大多采用有线随钻测量装置，如澳大利亚VLD公司的DGS定向钻进监测系统、中煤科工集团西安研究院有限公司的YHD系列有线随钻测量装置。有线随钻测量装置采用中心通缆式钻杆作为信号传输通道，存在以下问题：① 钻杆结构复杂，生产和使用成本高；② 因钻杆内环空间中布设通信组件，钻杆需设计为大通孔结构，导致钻杆整体机械性能受到限制，故障或损坏较多；③ 适用于煤层内滑动定向钻进，限制了煤层瓦斯抽采定向孔的孔深提高，无法满足水害防治定向孔、顶板高位瓦斯抽采定向孔等岩层孔高效钻进需要；④ 对钻杆的绝缘性和连接性能要求较高，抗干扰能力差，当绝缘不好或连接电阻较大时，随钻测量信号传输衰减大，通信故障频繁[4-9]。

１０６　童瞧晨科技　２０１０年第１期　

基于地质钻探工程的钻井泥浆设计与配置　

程金宏　

（双矿集团新安煤矿，黑龙江双鸭山１５５１００）　

摘要在钻探施工中，泥浆起着举足轻重的作用。本文详细阐述了钻井泥浆的分类、设计方法、配制方法和泥浆材料用量计算，对泥浆的配　制过程以图解的形式进行详细说明，对钻探的施工，起到了积极的指导作用。　关键词钻探泥浆　固相　抑制性　降失水性处理剂　中图分类号Ｐ６３４．６　２　文献标识码Ａ　

１泥浆的分类　

钻探泥浆按适用条件可以分为：用于沙层、砾卵石　层、破碎带等机械性分散等地层的泥浆，简称松散层泥　浆；用于土层、泥岩、页岩等水敏性地层的抑制性泥浆，　简称水敏抑制性泥浆；用于岩盐、钾盐、天然碱等水溶　性地层的泥浆，简称水溶抑制性泥浆；用于较为稳定、　漏失较小的硬岩钻进的泥浆，简称硬岩钻进泥浆；用于　异常低压或异常高压地层的低比重泥浆或加重泥浆；　用于超深井、地热井等高温条件下的抗高温泥浆。　配制泥浆用的基本液体是水或油，分别称为水基　泥浆与油基泥浆。大部分钻井场合下，使用成本较低，　配制方便的水基泥浆。　从粘土在泥浆中的分散程度来看，又可将水基泥　浆划分为细分散淡水泥浆、粗分散抑制性泥浆和不分　散低固相泥浆。　（１）细分散淡水泥浆是靠粘土在水中高度分散得　到的，是泥浆的早期类型。泥浆中的含盐量小于１％，　

含钙量小于１２０ｐｐｍ，不含抑制性高聚物。其组成除粘　土、碳酸钠和水外，为了满足钻井需要，往往还加有降　失水剂和防絮凝剂（稀释剂）。依所加处理剂的不同，　可有铁铬盐泥浆、木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆等。　（２）粗分散抑制性泥浆是在细分散泥浆的基础　上，加入无机聚结剂，使粘土颗粒适度变粗，同时加入　

有机护胶处理剂而形成。它对井壁岩土的分散有抑制　

｝收稿日期：２００９—１０一ｏ９　作者简介：程金宏（１９６８一），男，汉族，黑龙江双鸭山人，毕业于黑　科技学院地质工程专业，双矿集团新安煤矿，工程师。　作用，自身抗侵能力强而且性能稳定、流动性好钻进效　率高，在钻井工程中得到广泛的应用。这类泥浆的含　盐或含钙量较高，具体又分为钙处理泥浆（含钙量大于　１２０ｍｇ／Ｌ，如石灰泥浆、石膏泥浆、氯化钙泥浆）、盐水　泥浆（含盐量大于１％，如盐水泥浆、海水泥浆、饱和盐　水泥浆）和钾基泥浆（ＫＣ１含量大于１％）。　（３）不分散低固相泥浆是较新型的泥浆体系。低　固相是指泥浆体系中的固相含量（造浆粘土和钻碴等　所有固相）按体积计不超过４％，由此使得机械钻速提　高，尤其是在硬岩钻进中效果更为明显；所谓不分散，　有３层含义：①粘土颗粒因高聚物存在而变得较粗。