低固相泥浆在水文地质钻井施工中的应用研究

古国敏

（广东省地质局第七地质大队，广东 惠州 516008）

1 应用原则

低固相泥浆代表着泥浆先进技术水平，比普通泥浆有着诸多的优点，在水文地质钻井应用时，应针对不同地质情况进行增减，才能充分发挥功效，起到药到病除的作用。

2 水文钻井应用试验

2.1 低固相泥浆配制

首先进行PAM水解，煮制浓度1%，水解度30%的PHP，然后按泥浆试验配方和工艺流程图（见图1）配制低固相泥浆以及进行性能调整[1]。

图1 泥浆工艺流程图

钻孔前可在预化池和泥浆池同时配制。开孔、钻进粗砂和砾石层、有咸水的地层配方中取大值，其它正常钻进时取小值。

钻孔过程中不能全部将劣质粘土除去，允许混入部分地层粘土造浆，以达到前面所述的泥浆比重1.08～1.15，防止地层涌砂、孔壁坍塌[2]。

2.2 应用方法

在钻孔中，随着泥浆消耗，原则上应从预化池向泥浆池中补充新泥浆。当地层粘土侵入，采用不断小量加入PHP使地层粘土颗粒部分絮凝，或加入磺化沥青抑制造浆，也可适当加入清水稀释（以保持良好胶体率为度）。

泥浆中砂粒主要经震动筛和人工捞碴除去，但仍有较多的粉、细砂悬浮在泥浆，造成泥浆泵经常磨损，防碍了施工的顺利进行[3]。因此当泥浆比重大于1.15或含砂率大于8%时，采取及时排走泥浆池中部分泥浆，补充新浆办法调整其性能。

当泥浆受到大量咸水侵染时，孔内上返出的泥浆都会冒出气泡。这是因为咸水中大量的Na+侵入泥浆中置换出粘土中的H+，H+与CO32-反应产生CO2的缘故。本次共有三个试验井，编号为S1、S2、S3，试验地点在广东省湛江市，地形地貌属雷琼自流盆地。

在三个试验井钻进和扩孔过程中均在浅部60m～100m和450m以深都可发现这种情况，此时泥浆pH由9下降接近于7，漏斗粘度下降为18s～20s；由于咸水的稀释，泥浆比重在1.075～1.10。虽然泥浆仍能使用，但会产生较大漏失（扩孔时由于孔径增大漏失量更大），现场采用增加粘土量使泥浆比重达1.14～1.18，同时加入PHP、CMC进行增粘，并考虑用蔗渣、谷壳堵漏，快速钻穿咸水层不漏浆后再降低泥浆比重和粘度。

在应用试验过程中，每天要不定时测定泥浆性能，发现问题及时按上述方法和图1内容调整。现将三个试验井泥浆性能指标归纳为表1。

表1 低固相泥浆应用性能指标统计表

2.3 应用效果

经三个试验井的使用，钻进和扩孔一直进展顺利，孔内干净，每次下钻具都能下到孔底，无遇阻

现象；开泵都能流通泥浆，极少有憋泵现象；最后均能顺利下完井管，有效地避免了孔内涌砂、坍塌、泥浆糊钻等事故。每次水文电测井探头都能顺利下到孔底，未发生阻滞现象，特别是在S2号试验井，测试1020m。

（1）优点。①低固相泥浆胶体稳定性好。②低固相泥浆护壁能力强。③低固相泥浆能有效抑制地层粘土水化膨胀，避免了缩径粘钻具、卡井管。④低固相泥浆携碴能力强，且流动性好。⑤由于采用震动筛除砂，除碴效果较好，适当减轻工人的劳动强度。

（2）缺点。①从上述可知，低固相泥浆仍能被地层咸水破坏。当被破坏时，泥浆被稀释，比重偏低（1.075～1.10），漏斗粘度偏低（18s～20s），渗透力增强，会产生较大的漏失，因而增加了泥浆材料使用量。②使用低固相泥浆钻孔增加了洗井难度。低固相泥浆在形成优质泥皮的同时，也提高了抵抗焦磷酸钠破坏的能力。从三个试验井来看，机队反映S2、S3号两个井在用压风机抽水洗井时均比以往多出1～3个台班，特别在S2号井开始洗井时单用焦磷酸钠无法洗通取水层，最后采用烧碱+焦磷酸钠混合洗井液才解决问题。

3 结语

经过低固相泥浆在雷琼自流盆地的应用试验证明，低固相泥浆完全适用第三、四纪复杂地层的钻孔，而且钻孔越深，其钻探效率越高，经济效益越好。它能在孔壁上形成高质量的泥皮，保证了孔壁稳定；还有效避免了地层中各种不利因素对钻孔的影响，提高了钻孔质量，大大降低了钻孔风险，也减轻了工人劳动强度，为顺利成井创造良好的条件。但低固相泥浆在胶体稳定性和护壁效果好的同时，普遍增加了洗井的难度。因此在使用低固相泥浆钻孔后，应直接采用烧碱+焦磷酸钠混合洗井液并进行活塞+压风机综合洗井，缩短洗井时间。