第一节 冲洗液的选择
第七十七条 必须根据岩层特点、钻进方法、钻孔深度、工程要求正确选择冲洗液的类型,确定冲洗液的性能。
1、完整、孔壁稳定的地层,采用清水做冲洗液。
2、较完整、有轻度坍塌的地层,采用优质泥浆或只加高分子材料(如聚丙烯酰胺等)的无固相冲洗液。
3、破碎、裂隙发育、掉块、坍塌,或有不同程度的漏失的地层,采用不同性能的优质泥浆做冲洗液。没有漏失时可适当提高泥浆比重;轻微漏失时可用增粘泥浆或堵漏泥浆;严重漏失时先堵漏。
4、未胶结或胶结很差的松散覆盖层,采用优质泥浆(钙处理泥浆、聚丙烯酰胺泥浆等)做冲洗液,覆盖层较薄时可快速钻穿,然后下套管封隔。
5、片岩、千枚岩、页岩、粘土等水敏性地层,遇水膨胀、剥落、易缩径掉块、坍塌、超径地层,应采用优质泥浆做冲洗液,并要严格控制失水量或在泥浆中加抑制颗粒分散的试剂。
6、岩盐、钾盐、芒硝、天然碱等水溶性地层,易溶于水或泥浆,既扩大了孔壁,又污染了泥浆,应采用与该岩矿层可溶性盐类相应的饱和盐水泥浆做冲洗液。
7、大裂隙和岩溶等洞隙性地层,易产生冲洗液漏失、钻具在空洞内折断等现象,应采取堵漏、充填、封闭等措施,如投粘土球、灌水泥、下套管等,进行充填堵漏后并选用相应的冲洗液。
8、含高压水、油、气地层,采用加重泥浆,按地层压力梯度调整好泥浆比重,并降低泥浆的失水量。
加重泥浆比重按下式计算:
L+h
у=K•
L
式中:у--泥浆比重,L--孔深(米),h--喷出油、气、水的相当水头高(米),K-- 系数取1、01~1、10。
第二节 润滑冲洗液
第七十八条 金刚石钻进必须使用润滑性能好的冲洗液。
第七十九条 润滑冲洗液的配制:在清水或低固相泥浆中加入下例添加剂中的一种或数种,加量见表11。
1、各种表面活性剂;2、各种乳化油;3、其它起润滑作用的物质。
第八十条 配制润滑冲洗液时应注意表面活性剂的种类(包括各类乳化油中所含的表面活性剂),一般情况下可选用离子型的,在岩层和地下水中含有钙、镁离子(易引起乳化油破乳或产生油垢)时,可选用非离子型或复合型的。
第八十一条 冲洗液中出现大量泡沫时,应加入消泡剂,加量见表12。
配制润滑冲洗液用的润滑剂用量 表11
类 型
|
名 称
|
添 加 量
(冲洗液体积的%)
|
阴 离 子 型
|
太 古 油
|
0.1~0。5
|
皂 化 溶 解 油
|
0.3~0。5
|
|
非 离 子 型
|
O型乳化油(A)
|
0.7
|
O型乳化油(B)
|
0.3~0。5
|
|
复 合 型
|
复 合 乳 化 剂
|
0.3~0。5
|
减 阻 剂
|
0.2
|
常用消泡剂 表12
名 称
|
用 法
|
加入量
(冲洗液体积的%)
|
|
清水中
|
低固相泥浆中
|
||
仲辛醇
|
直接加入冲洗液中
|
0.01~0。1
|
0.05~0。2
|
3号甲基硅油
|
直接加入冲洗液中
|
0.002~0。02
|
|
乳化硅油
|
先用4~10倍冷水稀释,
然后滴入冲洗液中
|
0.004~0。01
|
酌量增加
|
硬脂酸铝
|
用柴油或煤油配成5~10%
的溶液使用
|
0.1~1。0
|
酌量增加
|
注:还可选用乳化剂EL(聚氧乙烯蓖麻油)、消泡剂7010(丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醭)、OP-1(单氧乙烯辛基本酚醚)、NP-1、NP-2(聚氧乙烯壬基酚醚)
|
第三节 优质泥浆
第八十二条 应选用优质膨润土作为造浆的基本材料。其造浆率必须在10米3/吨以上。制成的基浆失水量应在20毫升/30分钟以下。
严禁用次土、原土以及不符合标准的粘土造浆。
第八十三条 泥浆性能指标
1、一般泥浆的性能应为:
比重1、03~1、10,粘度18~25秒,失水量10~20毫升/30分钟,泥饼厚度0、5~1、0毫米,含砂量小于4%,pH值7、~10。
2、低固相泥浆的性能推荐为:
比重在1、05以下,固相含量(按体积计)低于4%,岩粉与膨润土的比值(按重量计)不超过2,运切力(达因/厘米2)与塑性粘度(厘泊)的比值在4、8以上。
第八十四条 聚丙烯酰胺泥浆的配制与维护
1、配制基浆以前,膨润土需要经过充分水化。
2、基浆失水量过高时,可加入少量的聚丙烯腈、聚丙烯酸钠等分散性较小的降失水剂,但不应加入铁铬盐等分散剂。
3、用分子量为300~500万,水解度为30%的聚丙烯酰胺作选择性絮凝剂。加量一般在500ppm以下。
4、pH值不能太高,应控制在7~8、5。
5、钻进过程中要及时补充聚丙烯酰胺,注意清除岩粉,保证岩粉与膨润土的比值。动切力与塑性粘度的比值在规定范围以内。
第八十五条 根据岩层性质、孔内情况调整泥浆性能。
常用泥浆处理剂 见表13
加重剂
|
重晶石粉
|
增粘剂
|
高粘度CMC(羧甲基纤维素钠)
石棉粉
野生植物胶类
|
稀释剂
(分散剂)
|
木质素、磺酸盐类:铁铬盐(FCLS)等
丹宁、栲胶类:丹宁碱液(NaT)、栲胶碱液(NaK)
褐煤腐植酸类:腐植酸钠、腐植酸钾、磺化褐煤
|
降失水剂
|
纤维素类:低粘度CMC、中粘度CMC、水解聚丙烯睛、聚丙烯酸钠
野生植物胶类:香叶粉、雷公蒿叶粉等
褐煤腐植酸类
|
絮凝剂、
抑制剂
|
无机:石灰、石膏、氯化钙、食盐、氯化钾等
有机:聚丙然酰胺(PAM)、部分水解聚丙烯酰胺(PHP)、醋酸
乙烯脂与顺丁烯酸酐共聚物(Benex)
|
PH值
控制剂
|
提高PH值:烧碱(NaOH)、纯碱 (Na2CO3)、多磷酸钠、石灰
降低pH值:三氧化铁、三氯化铝、硫酸铝
|
架桥堵漏材料
|
云母屑、核桃壳、蛭石粉、棉子壳、碎纸屑、锯末等
|
第四节 冲洗液的管理
第八十六条 冲洗液管理的几项规定
1、探矿工程科(组)要根据地层条件和钻进方法,确定冲洗液的类型,并且在泥浆实验室优选出合适的配方。
2、使用泥浆的现场应备有粘度计、比重计、含砂量计、失水量仪以及pH值试纸等。正常情况下每班至少测定一次冲洗液性能,并将测得数据填入班报表。
现场泥浆管理员应定时清理循环系统,注意根据孔内情况及时调整泥浆性能。
3、不准向冲洗液中任意添加清水,不要让污水、山水、雨水流进冲洗液中。
4、往冲洗液中添加处理剂时要缓慢、均匀,避免冲洗液性能突变。
5、进行冲洗液类型转化前,要在泥浆试验室做小型试验,以确定转化方法。操作时要严格按规定处理。
6、使用化学处理剂时,要了解其性能,注意防毒、防腐蚀,机场和试验室应配备必要的劳动保护用品。
第五节 护壁作业
第八十七条 护壁与堵漏方法的选择
1、孔壁轻微坍塌,冲洗液不断消耗,但尚可维持钻进时可用泥浆处理。
2、孔壁坍塌,冲洗液消耗量较大,用泥浆不能正常钻进时,需要向泥浆中添加堵漏材料,或利用高分子絮凝剂进行全絮凝堵漏。必要时可灌注速凝地勘水泥或化学浆液处理。
3、孔壁严重坍塌,冲洗液全部漏失,不作处理无法钻进时,可灌注速凝地勘水泥或化学浆液处理,或下入套管(包括暗管)。
4、孔内只漏不坍,在水源充足情况下可“顶漏”钻进。
第八十八条 用水泥护壁堵漏时,应尽量采用硫铝酸盐地质勘探水泥。在货源困难情况下,可用B1型早强水泥,或在普通水泥中加入速凝剂。
第八十九条 灌注水泥前要准确掌握漏失层的深度、厚度和大致漏失量以及坍塌层的深度、厚度和坍塌严重程度。应用测漏仪测定漏失位置,必要时用井径仪测量孔径。
灌注地质勘探水泥需遵守下列规定(灌注其它速凝水泥亦可参照):
1、灌注水泥浆应采用泵送法,包括一次灌注法、分段注入法、加压注浆法和充填注浆法。另外也可以用灌注器输送和导管注入。严禁从孔口直接倒入。
灌注水泥前要在地面做好小型试验(测定初凝和终凝时间、流动度、抗压强度等),优选出合适的水灰比。
2、配浆要用清洁淡水,其温度一般不要超过30℃。
3、正确选用减水剂(分散剂),调节水泥浆在灌浆时的流动度和可泵期,应尽量选用不降低水泥强度的“速凝型”品种,见表14。
4、根据气温情况,适当选择水灰比,见表15。
5、根据孔深选择适当的可泵期,可用改变减水剂加量或水灰比来调节可泵期。最小可泵期参见表16。
各种常用减水剂参考用量 表14
各 称
|
水灰比
|
掺 量
(%)
|
FDN(β-萘磺酸甲醛高缩合物)
|
0.4~0。5
|
1.0~0。5
|
UNF(β-萘磺酸钠甲醛缩合物)
|
0.4~0。5
|
1.4~0。8
|
NNO(亚甲基二萘磺酸钠)
|
0.4~0。5
|
1.5~0。4
|
糖密(已醣二酸钙)
|
0.4~0。5
|
1.0~0。5
|
腐植酸长城一号
|
0.4~0。5
|
1.5~0。5
|
不同气温下推荐的水灰比 表15
气 温
|
﹤10℃
|
10~20℃
|
20~30℃
|
﹥30℃
|
水 灰 比
|
0.45~0。5
|
0.5~0。55
|
0.55~0。6
|
0.65左右
|
不同孔深最小可泵期 表16
孔 深 (米)
|
可 泵 期 (分钟)
|
250以浅
250~500
500~800
800以深
|
30
40
50
60
|
6、按照灌注孔段情况,确定各种材料用量。
7、使用减水剂时,应先将减水剂溶于水,然后再加入水泥浆中。添加氯化钠时,应在水泥浆基本和匀后再加入。
8、配浆时需强力搅拌,水泥浆搅拌时间控制在10分钟以内,不得在稠化过程中加水。
9、灌浆前必须充分冲刷孔壁上的泥皮。
10、灌浆前必须准备充分,分工明确,指挥统一、动作协调迅速,全部浆量必须一次灌完。
11、泵完水泥浆后,必须立即泵入事先计算好的清水量,替出水泵、钻杆中的水泥浆液,并将水泵,送水管、钻杆冲洗干净。
12、地质勘探水泥的强度增长很快,候凝时间过长会使水泥强度过高,扫水泥时容易钻出新孔,所以要准确掌握安全候凝期。
最小抗压强度参考数值为:
护壁 P=80~100公斤/厘米2;堵漏 P=50~70公斤/厘米2。
由实验室试验出达到最小强度所需时间的1、5~1、6倍即为安全候凝时间。
参考安全候凝期:堵漏6~8小时;护壁8~10小时。
第六节 套 管
第九十条 钻进不稳定地层或遇到溶洞、老窿、含水和含气地层、泥浆不能奏效,又无法采用水泥护壁时,应及时下入套管,条件允许时可使用反扣套管。
第九十一条 下套前的准备工作
1、清除孔内残留岩心、岩粉和钢粒。
2、用异径导向钻具先打小眼。
3、逐根丈量套管长度,并逐根记录在班报表上。
4、用小一级的标准钻头连接一米以下岩心管,检查套管内是否通畅。
第九十二条 下套管必须遵守的规定
1、仔细检查套管丝扣。套管丝扣应用粘结剂(如松香、沥青或环氧树脂)粘牢、拧接严紧。
2、下套管要轻稳,防止跑管,禁止强墩硬拧。
3、套管应座在基岩硬盘上,套管底部应用粘土或水泥封固。套管上端亦要严密封闭,防止岩粉沉入。
4、套管外部要涂油。
第九十三条 起拔套管必须遵守的规定
1、孔内套管数量较多时,先用千斤顶起拔松动后,再用升降机提升。
2、套管起拔困难,可用割管器将套管分段割开,分段起拔。