钻探施工中泥浆的应用研究

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）

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。　

聚合物化学泥浆

聚合物化学泥浆是一种特殊的泥浆，它在油井钻探中起着重要的作用。本文将介绍聚合物化学泥浆的定义、组成、性能以及应用领域。

聚合物化学泥浆是一种由聚合物作为主要添加剂的泥浆，它的主要成分是水、聚合物和其他辅助添加剂。聚合物是由许多单体分子通过化学反应聚合而成的高分子化合物，它具有良好的黏度和流变性能，能够有效地控制井壁稳定、减少钻井事故的发生。

聚合物化学泥浆的组成主要包括聚合物、胶体、润滑剂、增稠剂和稳定剂等。其中，聚合物是聚合物化学泥浆的主要成分，它可以起到增稠、减水和增强黏度的作用，提高泥浆的携带能力和减少泥浆与井壁之间的摩擦。胶体是一种粒子直径小于1微米的固体颗粒，能够吸附在井壁上形成一层薄膜，防止泥浆滤失和井壁塌陷。润滑剂能够降低泥浆与井壁之间的摩擦，减少钻井过程中的摩擦阻力。增稠剂能够增加泥浆的黏度，提高泥浆的携带能力。稳定剂能够增加泥浆的稳定性，防止泥浆与井壁之间的分离。

聚合物化学泥浆具有很多优点。首先，它具有较高的黏度和流变性能，能够有效地控制井壁稳定，减少钻井事故的发生。其次，聚合物化学泥浆具有良好的携带能力，能够有效地将钻屑从井底带到地面，减少井内钻屑的堆积。此外，聚合物化学泥浆还具有较低的滤失率和较好的钻井润滑性能，能够减少钻井液的损失和井壁的损伤。

聚合物化学泥浆在油井钻探中有广泛的应用。首先，它可以用于井壁稳定，防止井壁的塌陷和井壁的侵蚀。其次，聚合物化学泥浆可以用于减少钻井事故的发生，提高钻井的安全性和效率。此外，聚合物化学泥浆还可以用于控制井底温度，减少井底的温度升高和井壁的塌陷。最后，聚合物化学泥浆还可以用于控制井底水压，防止井底的水涌和井壁的冲刷。

聚合物化学泥浆是一种特殊的泥浆，它在油井钻探中起着重要的作用。它具有较高的黏度和流变性能，能够有效地控制井壁稳定，减少钻井事故的发生。聚合物化学泥浆在井壁稳定、钻井事故防治、井底温度控制和井底水压控制等方面具有广泛的应用。希望通过本文的介绍，能够增加对聚合物化学泥浆的了解，提高油井钻探的工作效率和安全性。

２００７年第２期　探矿工程（岩土钻掘工程）　５５　

钙处理泥浆在内蒙古芒来煤矿钻探生产中的应用　

马　日，王月河　

（内蒙古地质矿产勘查院，内蒙古呼和浩特０１００１０）　

摘要：内蒙古锡林郭勒盟芒来煤矿区在钻进过程中由于泥岩、碳质泥岩中粉土膨胀，水化分散，易发生提下钻困　难、泥浆粘度增大、成孔后测井困难等原因。下钻扫孔还极易造成钻孔偏离原孔位，使得钻孔报废，从而使钻进效　

率低下，影响施工进度。应用钙处理泥浆取得了明显的效果。　

关键词：内蒙古芒来煤矿；孔内事故；钙处理泥浆　中图分类号：Ｐ６３４．６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—７４２８（２００７）０２—００５５—０２　

１　工程概况　

内蒙古锡林郭勒盟芒来煤矿，位于锡林郭勒盟　

东苏旗境内，面积５０多平方千米，分南北两区，两区　

分别各占５０％左右，矿区设计钻探工作总量３万多　

米，孔深大部在２００—３００　ｍ之间，工期６０天。　

２矿区地质条件　

矿区地表为第四系粉砂，下部依次为砾岩、砂　

岩、泥岩、碳质泥岩等。　

３矿区施工存在的问题　

该矿区在钻进过程中由于泥岩、碳质泥岩中粉　

土膨胀，水化分散，易发生提下钻困难、泥浆粘度增　

大、成孔后测井困难等。下钻扫孔还极易造成钻孔　

偏离原孔位，使得钻孔报废，从而使钻进效率低下，　

影响施工进度。２００６年４月进人该矿区１０台钻　

机，一月之内完成工作量不足４０００　ｍ。由于上述原　

因的出现，必须找出一套合理可行的解决办法。　

４钻进工艺的原则　

经过认真分析和参阅有关资料，综合考虑多方　

因素，采用０８９　ｍｍ岩心管和　１１３　ｍｍ非标钻头进　

行钻进，但还不能达到理想的目的。要想从根本上　

解决泥岩地层遇水膨胀、水化分散这一难题，必须从　

冲洗液的选择上人手。经查阅大量资料，决定采用　

钙处理泥浆。　

５钙处理泥浆的性能以及作用机理　

钙处理泥浆是在淡水泥浆（普通泥浆）中加人　絮凝剂、石灰、石膏、氯化钙等，并用降粘剂和降失水　

剂来调整泥浆性能，以形成控制絮凝而又稳定的粗