有效小口径金刚石钻进用泥浆冲洗液配方

李德成

(黑龙江省庆达水利水电工程有限公司，哈尔滨 150080)

0 前言

复杂地层的护壁堵漏是岩心钻探中长期以来存在的技术难题。随着我国小口径金刚石钻探的发展，解决好复杂地层的护孔和钻进减阻，仍然是关键问题之一。

小口径钻探系指采用直径＜76 mm钻头的钻进方法，小口径钻进主要采用的是金刚石钻头，故又常称为金刚石小口径钻进。小口径钻进时，钻具与孔壁的间隙小，钻具不易弯曲，因而钻孔弯曲度、钻具磨损及动力消耗等都比较小。金刚石在破碎岩石过程中，沿着移动方向的功消耗于破碎岩石和克服摩擦上。摩擦功转化为热能可使金刚石强度降低、石墨化而导致早期磨损。因此，金刚石钻进时必须充分冷却钻头。此外，高速回转的钻具与孔壁激烈摩擦，其摩擦阻力是很大的，这也需要冲洗液来润滑。基于以上原理，在具体应用过程中金刚石钻进是采用以高转速为主的钻进，配用适当的压力，尽量减少对金刚石的振动冲击，供给充足的冲洗液，保证钻头的冷却和及时排除岩粉与岩屑。金刚石钻进时在岩石性质，钻进设备，钻杆钻具等条件允许的情况下，应尽量采用高的转速和最佳钻压，并随着机械钻速的提高，相应地增加冲洗液量。冲洗液应具有润滑性，一般采用乳状液或加润滑剂的低固相泥浆等。

被称为“钻井的血液”的泥浆是钻井过程不可缺少的组成部分，打万米的超深井的关键之一是要有高质量的超深井泥浆。近些年来，结合我国的具体情况，相继研究和使用过许多行之有效的新型泥浆，随着小口径金刚石钻探的发展，又试用了各种低固相乳化泥浆，取得了一定的成就。本文结合这方面的理论和实践经验，介绍一种小口径金刚石钻进用泥浆配方，以供参考。

1 泥浆类型的产生和发展趋向

泥浆类型的产生和发展，是适应钻井生产的发展而不断完善的。岩心钻探一般情况是孔深较浅，盐、钙、油气侵少。过去以用某一种处理剂的名称来给泥浆命名自然不成为类型。现在许多石油钻井的泥浆类型都在推广应用，而且根据小口径金刚石钻进的特点，还有自己的泥浆类型，如为了防漏及消除漏失，可以采用泡沫泥浆。对小口径金刚石钻进开高转速，要求泥浆润滑性好，而采用各种乳化泥浆和润滑泥浆，它们和石油钻用的混油泥浆也有区别，因此，岩心钻探今后也要逐步形成自己的泥浆类型。

2 小口径金刚石钻进的特点与增黏剂的选择

小口径金刚石钻进的特点是环状间隙小，泥浆上返速度高，压头损失大，钻具要求开高转速，孔内易产生附加漏失。因此，要求泥浆同时具有护孔、润滑、防漏等几方面的要求。从护孔角度出发，小口径金刚石钻进和其他钻井泥浆的要求基本一致，即根据地层条件选用泥浆类型及泥浆性能，如造浆地层可用聚丙烯酸胺泥浆，无胶结或胶结弱的松散坍塌层要适当提高泥浆黏度，采用高效高分子增黏剂。而从润滑角度考虑，为使钻具能开高转速(600～1 000转/min以上)，除往泥浆中加入乳化油或润滑剂外，关键是尽可能降低泥浆中的固相含量，采用低固相泥浆或具有选择性絮凝的不分散低固相泥浆，并配合控制固相的机械方法。根据实践，固相含量多，比重较高的泥浆，即使润滑材料加得多，也是不能开上高转速的。其次从防漏和消除漏失考虑，应尽可能考虑采用进一步降低泥浆比重(采用泡沫泥浆)及适当提高泥浆黏度等方法解决。

3 黑龙江省采用的泥浆冲洗液配方

在黑龙江省多地区深孔泥浆的实践证明，采用黑山膨润土低固相乳化泡沫泥浆，或乳化泡沫聚丙烯酸胺泥浆，是可以较好解决护孔、润滑和防漏等问题的。在地层较复杂，孔深1 100 m时，能使钻具开上655转/min的高转速，而工作电流却不高(电压340 V时，电流为42 A)。这种泥浆的具体配方是:黑山膨润土粉(重量比)4% ～5%，纯碱(相当于黏土重量的)4% ～5%，切削油或皂化油(体积比)0.5%，亚硫酸纸浆废液浓缩物(体积比)0.5% ～1%，必要时再加入水解聚丙烯酰胺100 ppm(水解度60% ～80%，分子量150万 ～250万)。按以上配方所得泥浆性能为:比重0.98～1.02，失水量10 mL/30 min左右，泥饼厚0.2～0.5 mm，pH=10左右，泥浆漏斗黏度21～23 s。

[1] 张凤海，于彦民，尤春峰.小口径金刚石钻进技术参数优化选择机理初探[J]. 黑龙江水利科技，2002，30(03):102-103.

[2] 王志平，王兴文，张雷.小口径金刚石钻进技术参数的确定[J].黑龙江水专学报，2003，30(3):22-23.