时间：2013年05月21日 分类：推荐论文 次数：
摘要：针对区域地层岩性、构造地质条件，进行相适应的泥浆冲洗液类型的选取、配方以及护壁堵漏材料的正确合理使用，是地质钻探的重要技术工艺。文章根据柘城胡襄煤田普查区域已取得地层地质资料特点，详细介绍了冲洗液的选型、配方及泥浆的配制管理和具有操作性护壁堵漏方式，为同类型地质勘查施工提供了借鉴和参考。
关键词：煤田,普查,地层岩性,构造地质,钻探工艺,冲洗液,护壁堵漏
0序言
煤炭资源勘探中，需要数量较少的钻探工程手段，大致查明地层层位、揭露矿体分布情况、为研究矿产资源赋存状况、获取客观有效的地质矿产信息成果资料，是地质报告编制的最直接基础资料，并为后续的同区域、同类矿种详查勘查立项、地质设计提供参考依据。普查钻探施工过程中，冲洗液与护壁堵漏技术成功与否，不仅影响着钻孔施工效率，获得预期地质资料，正常完成钻探工作任务;在局部构造复杂变化错动区域，还直接影响着单项钻孔施工的成败，因此冲洗液与护壁堵漏工艺技术在整个钻探工程施工中具有突出的地位。
1工程概况
柘城胡襄煤区普查项目商丘市柘城和睢阳区境内，行政区划属于柘城县胡襄镇，马集乡和睢阳区高辛镇娄店乡，预查区呈长方形、东西30km，南北宽15km ，面积约450平方公里。2005年，曾在此区作了预查工作，据矿产资料综合成果显示，该区煤炭资源储量丰富，煤质优，具有开采利用价值的煤层多，具有进一步普查勘探的必要性。2007年，下达26个普查钻孔任务计32500米钻探工作量。
2矿区地层情况
根据邻区煤田资料类比，普查区内地层自下而上为奥陶系中统(O2)、石炭系(C2C3)、二叠系(P)和新生界(KZ)。具体如下：
2.1奥陶系中统(O2)：主要由厚层状灰岩、白云岩组成，岩溶局部发育，容易漏失。
2.2石炭系(C)：总厚度140—150m，下伏地层为假整合接触，轻微漏失。
2.2.1中统本溪组(C2b)：厚约8—12m，主要为灰绿色铝土质泥质，容易造浆。
2.2.2上统太原组(C3t)：厚约130m，由薄-中厚层状灰岩及灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩组成。构造发育，具破碎、掉块、坍塌、超径趋势。
2.3二叠系(P)分为下统和上统
2.3.1下统山西组(P1s)：厚约120m，底部为黑色泥岩，中部为灰—灰黑泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细—粗粒砂岩，含煤3—4层，其中二2煤层为本区主要采煤层，赋存于本组中部。砂岩易产生泥包、泥岩易水敏缩径。
2.3.2下统下石盒子组(P1x)：厚约70m，泥岩、砂岩及煤层(4—7)层，易泥包、缩径。
2.3.3上统上石盒子组(P2S)：厚约370m左右，按岩性特征可分为三段。
(1)第一段(P2S1)：厚约130m，由砂质泥岩、铝土质泥岩、粉砂岩、细—中粒砂岩组成。底部为中粒石英砂岩厚1.20—8.0m。易造浆、缩径。
(2)第二段(P2S2)：厚约210m，以砂质泥岩、泥岩为主，次为细砂岩、黑色泥岩、底部为中粗粒石英砂岩、硅质胶结，厚10～18m;易造浆、缩径，轻微漏失。
(3)第三段(P2s3)：泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹中细粒砂岩、上部多被剥蚀，底部为中粒石英砂岩、硅质及泥质胶结，厚约10m;具造浆、缩径，中等漏失。
2.4新生界(Kz)：仅发育新近第四系，厚约360—440m，呈角度不整合覆盖于下伏基岩之上。主要岩性为粘土、亚粘土、粉砂、细砂的交替沉积，上部多杂色粘土、亚粘土及黄褐色细中砂层，顶部为种植土;具造浆、泥包、缩径，轻微漏失。
3冲洗液
根据本区岩性情况，使用“双聚”泥浆可满足护壁和钻进要求。
3.1“双聚”材料的选择及其性能见表1
注：(1)泥浆处理剂要在基浆水化(24小时后)加入。
(2)当所用HPAM、HPAN浓度变化时，加量随之而变化。
3.2作用机理
“双聚”泥浆中Na2CO3、NaOH、Na-CMC中的Na+在基浆水化后改变泥浆体系中电动电位，有利于井壁形成薄而坚韧的泥皮，具有优良的护壁效果;聚丙烯酸钾(K-PAM)和水解聚丙烯腈钾盐粉末(K-HPAN)在适当的PH值(7.5-8.5)条件下充分水解后，向地层提供钾离子，由于钾离子晶格嵌位作用，抑制泥岩的水化膨胀、剥落掉块，有效减弱地层缩径、超径趋势;高分子聚合物—水解型聚丙烯酰胺，具有较强的桥联、包被、紊凝作用，能有效的控制岩屑分散、抑制固含升高，保持较低的密度和尽可能少的固相含量，并有效地抑制地层缩径。泥浆体系中CMC提供COOH-、OH-等亲水基团，有效地束缚泥浆中的自由水，与K-PAM、K-HPAN、HPAM结合后，形成中低分子链网状结构，具提粘、降失水作用。
3.3泥浆配制与管理
3.3.1根据不同地层，按上述配制不同的泥浆，浆粘土和纯碱加入水中充分搅拌后，预水后24小时，制成基浆。
3.3.2使用前将泥浆处理剂按比例加入基浆中充分搅拌。
3.4泥浆的净化与管理基本要求
3.4.1每台钻机配1m3水源箱2个，2m2水源箱一个，备用一定量的粘土和处理剂，自行配浆。机台必须配备野外机台泥浆性能测试仪：比重称、漏斗粘度计、PH试纸、含砂量瓶，以便随时测量泥浆的性能参数。若不符合要求，必须及时调整，使其达到要求。
3.4.2一定性能的泥浆在使用过程中，要特别注意维护，才能的挥泥浆的作用，特别是固相含量和含砂量一定要严格控制。现场采用人工捞砂和泥浆循环自然沉淀方法除砂，循环系统要设2～3个。沉淀箱、循环槽长度不得小于15米，坡度1/100。每班坚持捞砂3～4次，并及时补给不断消耗的HPAM、HPAN要稀释成8%以下胶体溶液，从孔口慢慢加入泥浆循环系统中，随泥浆的循环，使其分散均匀。
4堵漏
4.1堵漏材料
为了防止本区漏失情况的发生，应准备以下堵漏材料，见表2。
4.2漏失的预防与堵漏措施
钻进漏失层位时，可通过以下三种途径预防漏失。
4.2.1平衡措施。即降低冲洗液比重、环空循环压力损失。
4.2.2抑制措施。调节冲洗液流变性，降低泥浆的粘度和切力。
4.2.3隔离措施。采用堵漏泥浆水泥泥浆以及充填惰性材料。
出现漏失情况，应根据漏失量大小和堵漏材料，及时治理。
4.3“801”堵漏
“801”堵漏由木质纤维，木质粉和YM低号聚乙稀组成，配制后具强粘扩散、防止泥皮脱落功能;并能够渗入岩溶裂隙中，形成一层坚韧膜状胶体溶液充填漏失通道，具有良好堵漏效果。使用时，直接重叠入泥浆中搅匀，随泥浆一起循环，不影响正常钻进。“801”的加量根据漏失量的大小而定，一般为1m3：10Kg-40Kg。
4.4“191”树脂堵漏
4.4.1材料：“191”号树脂，催化剂，固化剂，水泥和砂子。
4.4.2配方：“191”树脂：水泥：砂子=1：3：15。固化剂的加量为“191”树脂的3～4%。催化剂的加量，气温偏高时，是“191”树脂的(0.5%～1%)，气温低时，比例为2%。
4.5水泥浆堵漏：
用硫铝酸盐水泥(亦称地勘水泥)对漏失段进行封闭。运用时，应考虑漏失程度、孔径、孔深、灌注工艺组织等因素，并在水泥中加入不同的外加剂：如速凝剂，缓凝剂，早强剂和减水剂等，用以调节水泥的凝结时间和凝固强度。
5结语
5.1采用“双聚”泥浆可满足柘城胡襄煤田区域复杂地层情况正常施工护壁性能和安全钻进基本要求，并能够有效抑制泥岩水敏缩径和坍塌、掉块趋势。
5.2在泥浆日常使用过程中，应准备好泥浆配套仪器设备，加强监测，做好维护管理工作，合理确定加入量，是维持泥浆性能的必要条件。
5.3在具体操作管理过程中，应防止泥浆性能变化，严格控制泥浆的固相含量和含沙量。
5.4针对地层漏失程度的差异，需分别采用不同“801”、 “191”树脂和水泥浆固化具体堵漏方式，能够解决地层漏失，确保孔壁安全和正常钻进工作要求。
参考文献：
[1] 胡辰光.钻探工程技术及标准规范实务全书.2003
[2] 杨培全.复杂地层的钻探工艺与泥浆使用. [J]. 江西煤炭科技.2011 年02期
[3] 唐文颖.某井田煤田钻孔漏失原因分析[J].能源技术与管理.2011年03期
[4] 黄建宁.渭北煤田澄合矿区复杂地层钻孔施工技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程).2011年06期
[5] 董永刚.复杂地层钻进护壁堵漏技术. [J]. 西部探矿工程.2011 年10期