泥浆在钻探施工中的重要作用
关键词：泥浆,处理剂,配制工艺,维护操作程序
泥浆不仅是预防和解决井内事故的手段，更是提高钻探效益和工程质量的重要途径。这句话体现冲洗液在钻探施工中的重要性。因而泥浆选择和配制技术在解决钻探施工出现的各种问题和如何提高钻探效益和工程质量上，越来越受到各施工单位的关注和重视。
一、泥浆的分类
1、泥浆的种类
按照泥浆密度的大小可分为非加重泥浆和加重泥浆;按照与粘土的水化作用的强弱可分为非抑制性泥浆和抑制性泥浆;按照泥浆固相含量的不同分为高固相泥浆、低固相泥浆和无固相泥浆;按照泥浆中流体介质的不同可分为水基泥浆、油基泥浆和气体型钻孔流体。我们在钻探施工过程中常用的以水基泥浆为主导地位，只有在超深孔钻进或者特殊地层钻进才用到油基泥浆;在干旱缺水的地区施工或者严重漏失的地层施工采用气液混合泥浆。目前在钻探施工中用到，得到认可的泥浆可分为以下几个体系：
(1) 天然泥浆体系
(2) 分散泥浆体系
该体系由水、膨润土、分散剂组成。处理剂主要是对粘土和钻屑起分散作用的分散剂，如降粘作用的聚磷酸盐、单宁碱液、铁锘木质素磺酸盐、褐煤。降滤失作用的CMC和聚阴离子纤维素。NaOH。
该体系的泥浆具有能形成较致密的高质量泥皮，失水量低;耐温能力强等特点。但是存在固相含量高，粘度、切力大，机械钻速低，对含盐类地层易受污染，引起水敏性地层坍塌等缺点。
(3) 钙处理泥浆体系
就是在分散泥浆中加入一定量的钙离子和分散剂组成。
(4) 盐水泥浆体系
用盐水配制的泥浆，其它的处理剂根据需要而加入。这类泥浆主要应用在盐岩地层和温度较低的地区。
(5) 钾基泥浆体系
以各种聚合物钾、铵、钙盐和KCl为主处理剂的防塌性泥浆。对水敏性地层的防塌效果好;抑制页岩造浆能力强，可维持较低的泥浆密度和固相含量。
(6) 不分散聚合物泥浆体系
以某些具有絮凝和包被作用的高分子量聚合物为主处理剂的水基泥浆。这种泥浆的密度和固相含量低，机械钻速高;剪切稀释特性强;处理剂有包被和不分散作用有利于保护孔壁。
(7) 低固相泥浆体系
泥浆中的固相含量小于4%的泥浆体系。通过加入合适的处理剂保证泥浆的固相不升高，保证了泥浆粘度、切力等性能。这类泥浆适合于金刚石绳索取心钻进。
(8) 无固相泥浆体系
这是一类水溶性聚合物的水溶液。这种水溶性聚合物有天然的、合成的和半合成的，种类有上千种。用这种水溶液作为泥浆使用，来满足钻探施工的需要。
(9) 油基泥浆体系
(10) 气液混合泥浆体系
2、泥浆的功用
以上我们介绍了泥浆的种类，在实际的工程施工中，应根据钻进的目的、地层的特点和钻进工艺方法等因素来具体的选择合适的泥浆。泥浆在钻进的过程中主要起到了清除孔底岩屑将其携带至地面;控制地层压力;冷却和润滑钻头钻具;形成泥皮，保护孔壁;传递孔底动力;保护矿层和岩心;提供钻遇地层的信息，数据传输的通道。
二、泥浆的配制
在某一个区域施工前，首先要了解施工钻孔的设计、地层、地表、施工设备、施工方法、施工目的等对钻井液的要求;了解了地层构造，充分地了解地层各层次岩性的特点和特性，根据这些特点和特性，很好地预测出井内会出现的坍塌、漏失等情况，为制定解决预案，制定正确的材料选择、性能设定、配量精确的钻井液配制方案。泥浆的配制过程必须严格按照配制程序、方法操作：
(1)严格计量
在配制钻井液时，各种处理剂的配量要准确。特别是加量较小的，更要做到十分精确。这样可防止因加量不足或过多，造成钻井液性能指标设定值不达标，而至使诱发井内事故的发生。
(2)分别溶解
应特别注意处理剂的物理、化学特性，配制过程应采用分别溶解的方法。避免相互制约而造成溶解缓慢或不溶解。
(3)依次加入
钻井液是由处理剂与溶解介质的组合。它的多功能体系由多个单功能体组成。即多种处理剂混合组成。在配制过程中，应按照分散、增稠、增黏的方式依次加入。
(4)性能调整
性能调整是钻井液配制过程中的一个调制程序，主要是由于环境、条件、人为等因素，造成按剂量配制出来的钻井液达不要功能体系所要求的性能指标。必须要通过调制进行性能调整，以满足功能体系的需要。
(5)充分搅拌
充分搅拌是促使各个单功能体快速、均匀地溶入整个功能体系中，完成整个配制过程。
三、泥浆的现场管理
1、切实做好对返浆性能的测定。
2、及时调整钻井液性能和新液的补充。
3、预防、解决地层特性对钻井液的侵害。
4、防止自然条件和人为因素对钻井液的损害。
5、认真、及时对有害固相进行清除。
四、泥浆的选择和配制工艺及维护在工程中的应用
2010年至2011年 河南省卢氏县夜长坪钼矿钻探工程施工中,由于泥浆的选择问题,和泥浆的管理问题,使得十几台钻机在施工的过程中的钻进效率出现了很大的区别。所施工的钻孔设计深度为900---1300米之间，均为直孔，终孔直径为76.5mm;钻穿的地层为花岗斑岩与矽卡岩互层，其中矽卡岩的胶结性较差，钻进过程中岩石的云母和岩屑颗粒大量剥落，严重地影响钻进效率，处理不当的情况下，使得钻进很难进行;另外在钻进到600米以下的孔段还出现孔内漏失现象。下面针对两年来所施工的钻孔的具体情况(泥浆的选择、泥浆的管理)进行分析。
1、 ZK1204孔和ZK2008孔的施工情况
这两个钻孔施工时，采用了普通的粘土泥浆，为了控制矽卡岩的剥落现象发生。配制泥浆的性能参数为：比重1.04，漏斗粘度24s，表观粘度12mpa。S，塑性粘度11mpa。S，动切力1，失水量12ml/30min，泥皮厚0.2mm。利用这样泥浆性能的泥浆钻进，200---300米以上的钻进过程中，虽然孔内的岩屑较多，但是钻进还能够勉强进行，随着钻孔的深度增加，孔内的岩屑也随之增加，泥浆的性能也随之起了变化。钻进的回转阻力随之增加，及时调整泥浆性能，继续进行钻进，当钻进至500米左右时钻进已经无法进行，这时提出钻具，再一次下钻时发现孔底的沉淀岩屑已达到20米左右，严重时达到50—60米。继续调整泥浆性能来处理孔内岩屑，由于处理的时间长，孔内的岩屑也越来越多，钻进停止。耗时近4个月的钻孔被迫移孔，重新开孔钻进。
2、ZK1004孔和ZK2012孔的施工情况
这两个钻孔施工时，采用了清水+膨润土+植物胶SD-2+KP共聚物+CMC+PAm+06型高效润滑剂+多效堵漏剂(随钻型)，为了控制矽卡岩的剥落现象发生。配制泥浆的性能参数为：比重1.03g/cm3，漏斗粘度20s，表观粘度12mpa。S，塑性粘度11mpa。S，动切力1，失水量12ml/30min，泥皮厚0.5mm。严格按照泥浆配制工艺要求操作。即“严格计量、分别溶解、依次加入、性能调整、充分搅拌”。在钻进过程中及时调整泥浆参数，严格管理，随时补充泥浆原液，不随意加入清水。在钻进漏失地层时，必要时加入植物纤维对漏失较严重的孔段进行封堵。通过严格的现场管理，合适的泥浆配方，这两个钻孔比较顺利的达到了地质要求。孔深分别为1026米和1155米。用时为95天和109天。
3、ZK2002孔的施工情况
这个钻孔施工时，采用了PAB无固相冲洗液，为了控制矽卡岩的剥落现象发生。配制泥浆的性能参数为：漏斗粘度24s，表观粘度8.5mpa。S，失水量10ml/30min。这种冲洗液的配制工艺要求更为严格，分别加入，充分浸泡，充分搅拌，严格管理，在施工过程中没有出现孔壁坍塌的现象，剥落的岩屑也较少。经过65天的钻进完成了1230米的钻孔，达到了地质目的。
五、结论
通过两年的钻探施工感觉到泥浆在钻探工程施工中起到了至关重要的作用，特别是在泥浆的选择、配制和现场管理都是用好泥浆为工程服务的关键;合理的选择泥浆，很好的配制泥浆，严格的管理泥浆就能够提高了工程质量，降低工人劳动强度，减少井内事故率，降低钻探成本，提高钻进效率。
