000第一部分泥漿的分類

1、第一部分泥漿的分類鉆孔沖洗液的主要功用：1沖洗孔底，懸浮和攜帶巖粉；2、冷卻鉆頭，潤滑鉆具；3、保護孔壁鉆孔沖洗液的種類：1、清水鉆進穩(wěn)定巖層時,多采用清水沖 洗鉆孔。優(yōu)點是簡便易行，成本低廉，冷 卻效果好，鉆進效率高。有條件時應(yīng)盡量 采用。2、泥漿 泥漿是粘土分散在清水中形成的沖 洗液。對于防止孔壁坍塌、超徑、縮徑、漏 失、井噴等復雜情況具有良好的效果。3、乳狀液乳狀液是由兩種互不相溶的液 體（如水和油）加入乳化劑后經(jīng)強力攪拌而制 成的一種膠體，具有良好的潤滑性能。小口 徑金剛石鉆進穩(wěn)定地層時，為了減少鉆具與 孔壁間的磨擦阻力，使鉆具能開高轉(zhuǎn)速，多 采用水包油型乳狀液或采用表面活性劑水 溶液

2、沖洗鉆孔，均可得到良好的潤滑效果。4、空氣以壓縮空氣或高壓天然氣來吹洗 鉆孔，有利于提咼機械鉆速，適合于沙漠、高山缺水、嚴重漏失地層和永凍層鉆進時沖 洗鉆孔。5、其它沖洗液 飽和鹽水沖洗液、低比重泡 沫沖洗液等、細分散泥漿這是泥漿發(fā)展初期廣泛采用，目前巖心鉆探中仍在使用的泥漿類型，它是建立在使粘土細顆粒穩(wěn)定分散在水中的基 礎(chǔ)上的。這類泥漿配制方便、處理劑用量少、成本低，并能 滿足一般鉆進要求。（一）、配制細分散泥漿是由淡水、粘土和一般處理劑（大多數(shù)為分散劑和降失水劑）配制而成。最好采用鈉膨潤土造漿，因為 較好的粘土造漿具有分散度高、粘度低、失水量小、含砂量 低、容易進行化學處理、造漿性能強等特

3、點。對水質(zhì)的要求 是采用礦化度低的軟水，如用礦化度高的硬水，則需預先進 行軟化處理。許多細分散泥漿，只加堿處理所得泥漿性能是 不能滿足鉆進要求的。必須進一步加入有機降失水劑、稀釋 劑或增粘劑等。（二）、泥漿的侵污及其處理用淡水細分散泥漿鉆進過程中，有各種巖屑（粘土、砂子、水泥粉）及可溶性巖類（如石膏、巖鹽、芒硝）、液體及氣體（水、油、氣）混入泥漿中，使泥漿性能發(fā)生變化，不能再符合鉆進工藝的要求，這種現(xiàn)象稱為泥漿受侵污。受侵污的泥漿，質(zhì)量變壞，必須及時進行處理，主要有以下幾種方法：1、 粘土侵 鉆進粘土質(zhì)造漿地層時，由于粘土顆粒不斷進入泥漿中，隨著沖洗液不斷循環(huán)流動，粘土顆粒逐漸分散、水化和膨脹

4、，使泥漿越來越稠，以至達到流不動的程度，這種現(xiàn)象稱為泥漿的粘土入侵。粘土侵的泥漿粘度增大，切力增加，比重和含砂量上升，泥皮厚而疏松；泥漿流動性差，開泵困難，孔內(nèi)阻力增大；還會造成泥包鉆頭，影響鉆進效率和回次進尺，甚至造 成孔內(nèi)糊鉆、卡鉆等事故。輕微的粘土入侵，可根據(jù) 具體條件進行加水稀釋。而鉆進造漿性巖層，粘土侵較嚴重時最好用鈣處理泥漿、鹽水泥漿或聚丙烯酰胺泥漿。因為單純采用清水稀釋降粘的方法，會導致泥漿失水量增加，穩(wěn)定性變壞，泥漿量越來越多。也勢必增加處理劑的消耗量，提高成本。2、水侵 鉆進承壓水層時， 由于泥漿液柱的壓力小于含水層壓力，含水層中的水會侵入泥漿。 若是淡水侵， 會導致泥 漿稀

5、釋，粘度、切力、比重下降，失水量增加； 如為礦化水侵， 除使泥漿稀釋外，還拌有鹽類對泥漿的污染， 使粘度、 切力升 高，失水量猛增。處理辦法：1）、增加泥漿比重， 使泥漿液柱壓力稍大于含水層壓力。般以加粘土來提高泥漿比重， 這樣粘度和切力也可能得到恢但同時復；若壓力差較大時， 可用重晶石粉來增加泥漿比重， 要添加增粘劑（如 CMC 、鉆井粉等），提高泥漿粘度和切力， 以使重晶石粉很好地懸浮在泥漿中。2）、對于礦化水侵，可采用鈣處理泥漿。 同時，也要加大泥漿比重。二、粗分散泥漿粗分散泥漿是指粘土顆粒較粗的分散性泥漿。 它是用無機絮凝的方法對粘土顆粒進行適度絮凝變粗，同時加入有機護膠劑維持分散的體

6、系。 目前采用的鈣處理泥漿和鹽水泥漿， 都屬 于這一類型的泥漿。粗分散泥漿是在細分散泥漿基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。當用有機處理劑處理的淡水細分散泥漿鉆進鹽、 鈣侵地層時， 發(fā)現(xiàn)泥 漿性能并無變壞的現(xiàn)象 仍能保持泥漿的穩(wěn)定和分散，而且這 類泥漿能夠抗鹽、鈣、粘土侵污。因而， 逐步發(fā)展到有意識地 在泥漿中加入 鈣鹽或鈉鹽，同時加入有機處理劑，配成粗分 散泥漿，用于鉆進易發(fā)生鈣鹽或粘土侵的地層。一）、鈣處理泥漿1、鈣處理泥漿的組成及特點在淡水泥漿中加入無機絮凝劑 （石灰、 石膏、氯化鈣）并用有機稀釋劑和降失水劑調(diào)節(jié)成既適度絮凝而又不形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的、穩(wěn)定的、粗分散體系的泥漿。根據(jù)加入的無機絮凝劑的不同，鈣處理

7、泥漿又分別稱為石灰泥漿、 石膏泥漿和氯化鈣泥漿。鈣處理泥漿中含有一定量的鈣離子，可使細分散泥漿的粘土顆粒進行適度絮凝變成粗分 散狀態(tài)。 因此， 提高了抗外來可溶性鹽的污染能力， 使泥漿性 能穩(wěn)定。 這種泥漿除具有抗鈣、 抗鹽侵的作用外，還能抑制水 敏性粘土層的水化膨脹， 保護孔壁穩(wěn)定， 抑制粘土顆粒進 分散以及孔內(nèi)自然造漿。 經(jīng)過鈣處理的泥漿具有粘度、 切力低，流動性好，失水量小，有利于提高鉆速等特點。因此， 鈣處理 泥漿廣泛用于鉆進覆蓋層、 泥頁巖、 粘土、 石膏、 巖鹽等地層。在鈣處理泥漿中， PH 值的大小是很重要的。對石灰泥漿，一般 PH 值控制在 11 左右，才能使泥漿性能保持穩(wěn)定。

8、PH 值過高，鈣離子含量減少; PH 值過低，鈣離子濃度增加，粘度切力上升。 而石膏與氯化鈣泥漿中的 PH 值不宜太高， 否則會影響泥漿中鈣離子的含量，般石膏泥漿PH= 9、5 - 10、5;氯化鈣泥漿PH = 8 - 9。鈣處理泥漿常用的稀釋劑有丹寧堿液 （由丹寧粉和氫氧化鈉按定比例配制） 、栲膠堿液、鐵鉻鹽；降失水劑有煤堿劑和CMC 。它們的作用有兩個，一是拆散因鈣離子作用所形成較 大、較強的粘土絮凝結(jié)構(gòu)， 使泥漿中的粘土顆粒處于適度絮凝 狀態(tài);二是保護粘土顆粒使它保持適度絮凝的尺寸， 不會有因 絮凝或聚結(jié)變得過大。 有機稀釋劑和降失水劑的加量與泥漿中鈣鹽類型及鈣離子數(shù)量有關(guān)， 對于石灰泥

9、漿， 一般只需要加入丹寧或栲膠漿液即可，若失水量不合要求， 可適當加煤堿劑或少量的 CMC ;而石膏或氯化鈣泥漿的絮凝能力較強，一般需用鐵鉻鹽作為稀釋劑，用煤堿劑或 CMC降失水量。2、鈣處理泥漿的配制可分為石灰泥漿、石膏泥漿和氯化鈣泥漿三種。從這三種泥漿的作用效果，如抑制粘土分散，保持孔壁穩(wěn)定等情況看，氯化鈣泥漿優(yōu)于石膏泥漿，石膏泥漿優(yōu)于石灰泥漿。但由于氯化鈣泥漿粘度和切力調(diào)節(jié)與維護困難，有機處理劑用量多，成本較高，因而石灰泥漿應(yīng)用比較普遍。（1 ）、石灰泥漿的配制比較簡單的石灰處理泥漿的配方是，石灰加量為泥漿體積的0、3 0、5 % （即每立方米泥漿中加入3 5千克石灰），栲膠堿液(2:

10、1 ; 1/5 1/10)0、5 2% （即每立方米泥漿中加入 5 20升），加入Na 0 1千克）不CMC （加量小于 0、1 %時，主要作用為絮凝而起不到降失 水作用）為01% （即每立方米泥漿中加入等。同時，根據(jù)情況加入燒堿液（濃度10 20%）調(diào)整泥漿PH值至11左右。對鈣膨潤土往往在加入上述處理劑之前，先加入一定量的純堿使其分散，然后再加鈣使之適度絮凝。處理劑加入次序要求并不嚴格，一般是先加純堿及有機分散劑，后加石灰，測定性能后確定是否加入降失水劑和補充燒堿，調(diào)節(jié)PH值。在鉆進過程中，由于巖粉和孔壁巖石的吸附，泥漿中含鈣量及處理劑量會逐步減少。因此，要及時補充石灰、分散劑、燒堿等處理

11、劑調(diào)節(jié)泥漿性能。（2）、石膏泥漿的配制石膏泥漿中，鈣離子含量比石灰泥t i eg e 漿高得多， 這時需要抗鈣能力較強的稀釋劑， 如采用鐵 鉻鹽。 同時，用大劑量的煤堿劑和 Na- CMC 降失水，并加純堿處 理。某隊鉆進石膏層時采用石膏處理泥漿，在非膨潤土泥漿 中加入純堿 1%（除鈣用） ，燒堿 0、 3%（調(diào) PH 值用 ），鐵鉻鹽0、6%（降粘等用）,Na - CMC0、8 % （降失水用），石 膏由孔內(nèi)巖屑提供。開始配漿時，粘度 20 秒，失水量 11 毫 升/30分鐘，PH值=11- 12，泥皮厚度1毫米。鉆進幾天后，泥漿粘度為17.6秒，失水量17毫升/30分鐘，PH值=8，泥 皮

12、厚 1.5 毫米。即粘度和 PH 值下降，失水量上升，需要補 充化學處理劑，調(diào)整性能。3）、氯化鈣泥漿的配制 氯化鈣的溶解度大，可以配制含鈣量高的泥漿，對控制泥頁巖的水化膨脹有顯著作用。由于泥漿中含鈣量高，因此有機處理劑的用量也要相應(yīng) 塌，效果很好。其配方為加 0、 3-0、 5%純堿、比重為 1、 15- 1、 2 的原漿一份，和煤堿劑（ 15：2- 3：100-150）增加。我國油田使用褐煤-氯化鈣泥漿防止泥質(zhì)巖地層坍份相混合，然后慢慢加入氯化鈣 0、 5- 1 % .其性能為：比重1、3-1、 34，粘度為 25-28 秒，失水量 3-5毫升/30 分鐘， 泥皮厚度 0、 5- 1 毫米

13、， PH 值 8- 9。二）、鹽水泥漿1、鹽水泥漿的組成和優(yōu)點含食鹽（NaCI）量大于1%的泥漿，稱之為鹽水泥漿。含食鹽量達到飽和狀態(tài)（35%左右）的泥漿， 稱為飽和鹽水泥漿。 該類型泥漿的組分為粘土、鹽水和其它處理劑。鹽水泥漿的優(yōu)點是性能穩(wěn)定，具有良好的流動性和失水量，能抗鹽侵或石膏侵， 能防止粘土和泥頁巖層的水化膨脹、坍塌和掉塊，并能抑制粘土質(zhì)地層的自然造漿。2、鹽水泥漿的配制般鹽水泥漿的配制 配方：泥漿濃度 25（非膨潤土造漿），加入純堿 0、 7，食鹽 4，花香果栲膠 0、8，NaCMC0 、5（均相當于泥漿體積的百分數(shù)的干加量）所得泥漿性能是：粘度 20秒，失水量11毫升/30分鐘，

14、PH值為 12，在石膏層中鉆進循環(huán)十多天后，泥漿粘度 24 秒，失水量 13 毫升 /30 分鐘， PH 值為 10，變化不大。某地區(qū)使用鹽水泥漿的配方是：按泥漿體積加入食鹽量5，鐵鉻鹽 15， NaCMC2 ，濃度為 1 0的燒堿液 15所得泥漿性能是：失水量 36 毫升/30 分鐘，粘度 2025秒，切力近于 0。用它鉆進泥巖地層時，孔壁穩(wěn)定，效果良好。實踐證明，鐵鉻鹽加量可在210間變化，它與燒堿的比例為 3： 1 時合適。鈣處理泥漿和鹽水泥漿都屬粗分散泥漿，兩者既有相似之處， 也有一定的差別。從抑制水敏性地層的效果看，含鹽量 1 2的鹽水泥漿，相當于低堿石灰泥漿，含鹽量45的鹽水泥漿，

15、相當于石膏泥漿，含鹽量 810，相當于氯化鈣泥漿。一般鈣處理泥漿對石膏或鈣質(zhì)膠結(jié)物地層穩(wěn)定性好，鹽水泥漿對泥頁巖地層抑制性較強，并且抗高溫性能較好。、不分散低固相泥漿利用高分子絮凝劑，特別是具有選擇性絮凝作用的絮凝劑來處理泥漿， 使一些鉆屑中無用固體顆粒 （巖粉、 劣質(zhì)粘土）被絮凝成團，配合機械除砂、除泥方法將它們除去，而不分散于泥漿中，并保持低固相的泥漿，稱之為不分散低固相泥漿。一）、不分散低固相泥漿的組成和優(yōu)點不分散低固相泥漿主要由淡水（也有用鹽水或海水的）膨潤土、化學絮凝劑（一般為長鏈有機高分子聚合物）和降失水劑配制而成。造漿的粘土必須選用優(yōu)質(zhì)膨潤土，這樣做可保證有較高的造漿率，二可擴大

16、優(yōu)質(zhì)粘土顆粒與巖粉包括劣質(zhì)粘土） 之間表面性質(zhì)的差異， 有利于選擇性絮凝，沉淀巖粉。為使優(yōu)質(zhì)粘土顆粒保留在泥漿中，就必須要有高效絮凝，以及合適的降失水劑。不分散低固相泥漿有以下優(yōu)點：1、提高機械鉆速 由于不分散低固相泥漿固相含量低，比重小，機械鉆速平均提高約 20，個別可提高 40 50。2、潤滑性能好 孔內(nèi)阻力小，不僅減少了卡鉆，而且保證了高轉(zhuǎn)速鉆進，提高了鉆速和鉆頭壽命。3、泥漿流變性能好 攜帶巖粉能力強，孔底干凈，泥漿沉砂性5、6、7、提高了鉆探效率，降低鉆探成本約 30 40。能好，因而泥漿含砂量少，水泵零件磨損小。4、護壁性能好 高分子聚合物在孔壁能形成薄而堅韌的泥皮，能防止 復雜地

17、層的坍塌掉塊，并且對滲透性微裂隙有良好 的堵漏效果。減少了對農(nóng)田的污染 在聚丙烯酰胺泥漿中，沒有造成農(nóng) 田堿化、結(jié)塊和毒害人畜的成分。固相含量低 節(jié)約了大量的粘土， 減輕了粘土 的運輸工作量。二）、不分散低固相泥漿性能的要求，目前采用石油系統(tǒng)的規(guī)定，具體性能指標如下：1、固相總含量應(yīng)小于 4%（ 體積比 ），相當于泥漿比重 1、05 左右。2、巖屑與膨潤土的比例為 2：1。地面開始配制泥漿時。加入膨潤土為 3040 千克 /立方米泥漿。3、泥漿的動切力與塑性粘度的比值為1： 1 4、泥漿的動切力值要求為 1529 毫克 /平方厘米，般粘度為 1720 秒。5、泥漿失水量要求以維持孔壁穩(wěn)定為宜。

18、由于絮凝劑泥漿的濾液對易水化巖層無分散性，故其失水量允許稍高些。如在泥頁巖地層的失水量要求低于 10毫升/30 分鐘。6、泥漿 PH 值應(yīng)控制在 79、5間（對無鹽泥漿） 。因為用水解聚丙烯酰胺（PHP）作絮凝劑時，PH值過高會使PHP繼續(xù)分解，而改變其絮凝能力。三）、不分散低固相泥漿的配制和維護1、配漿用的膨潤土要預水化， 即將膨潤土加水浸泡一天以上使它很好的水化。 如用鈣膨潤土， 要用純堿對鈣膨潤土改型，使它轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诜稚⑺拟c膨潤土。150 毫克 /2、用低硬度的水配漿，鈣離子含量應(yīng)低于 升。若使用硬水，應(yīng)采用純堿或碳酸鈉等使硬水軟化。3、降低泥漿失水量可用聚丙烯酸鈉或水解聚丙烯腈等有

19、機處理劑來控制，盡可能不用分散劑（如木質(zhì)素磺酸鈉、鐵鉻鹽等）。因為分散劑會抵消絮凝作用，使泥漿比重增加。4、在有效地攜帶巖屑的前提下，泥漿的動切力、靜切力和粘度應(yīng)盡可能 降低，以利于保持低固相，低比重、凈化好和提高鉆速。5、不能采用增加土含量來調(diào)整動切力和塑性粘度的比值，而應(yīng)清除巖屑和劣質(zhì)土來提高其比值。6、鉆進泥頁巖時，泥漿中增加了膨潤土的含量，使泥漿比重增加，這時可加水稀釋，用鈣鹽絮凝聚沉或用水解聚丙烯酰胺，以減少泥漿中膨潤土的含量。7、使用不分散低固相泥漿時，要采用機械除砂、除泥裝置相配合，將絮凝的巖屑從泥漿中除去。8、添加絮凝劑時，要在孔口泥漿流出處或泥漿循環(huán)槽中慢慢滴入，并不可過量o

20、不分散低固相泥漿在石油鉆井和巖心鉆探中得到廣泛的應(yīng)用。采用 土般 土造漿， 以水解度 30的水解聚丙烯酰胺為絮凝劑 ，水解聚兩烯腈為降失水劑，配制成不分散低固相泥漿。如需要用海水或咸水配制低固相泥漿時，要用海泡石或凹凸棒石等抗鹽粘土配制，因為膨潤土鹽水中不容易分散。不分散低固相泥漿同樣可以配制成混油乳化或加重的泥漿。四）、聚丙烯酰胺無粘土 沖洗液就是聚丙烯酰胺清水溶液。這種沖洗液可用于抑制泥頁巖水化膨脹和坍塌，提高中硬和硬地層的鉆速。由于聚丙烯酰胺是長鏈有機高分子聚合物，它的分子中有許多吸附基和水化基，能對粘土質(zhì)泥頁巖進行多點吸附，把泥頁巖顆粒及微裂縫連接起來，防止吸水后泥頁巖顆粒的散落和裂解

21、，抑制泥頁巖水化膨脹和坍塌；此外，由于鉆具和孔壁吸附了具有潤滑性的聚丙烯酰胺分子后，使鉆具運動時的磨擦系數(shù)降低，因而可開高轉(zhuǎn)速，提高鉆進速度。常用聚丙烯酰胺無固相沖洗液是以分子量為200 萬以上，水解度為 30左右的水解聚丙烯酰胺，加入量根據(jù)其情況而定。采用這種沖洗液，要有良好的井口除砂裝置相配合。第二部分泥漿的性能測定1、泥漿的比重 是指泥漿的重量與同體積水的重量之比。泥漿比重的大小主要取決于泥漿中固相的重量，而泥漿中固相的重量則是造漿粘土重量和鉆屑重量之和。在有加重劑等其他固相物質(zhì)加入的時候，加重劑等物質(zhì)的重量也須計入。采用造漿率高的膨潤土配制泥漿， 粘土含量（重量/體積）在46%以下便可

22、達到要求的粘度，此時泥漿比重在1.031.05左右。相反，若用造漿率低的粘土配漿，要達到同樣的粘度，粘土用量要達 2030%以上，此時泥漿比重高達1.15以上。目前對優(yōu)質(zhì)輕泥漿，在粘度符合要求時，泥漿中的固相含量應(yīng)控制在4%左右（體積含量），此時泥漿比重在1.051.08左右。測量泥漿比重的儀器目前用得最多的是1002型泥漿比重秤，其結(jié)構(gòu)如圖所示。3 4 5 »7/*-F1-杯蓋；2-泥漿杯；3-水平泡；4-主刃口； 5-主刀墊；6-支架;7-游碼；8-杠桿；9-金屬顆粒測量時，將泥漿裝滿于泥漿杯中，加蓋后使多余的泥漿從杯蓋中心孔溢出。擦干泥漿杯表面后，將杠桿放在支架上（主刀口坐在主

23、刀墊上）。移動游碼，使杠桿成水平狀態(tài)（水i* U平泡位于中央）。讀出游碼左側(cè)的刻度， 即為泥漿的比重值?？梢园堰@種方法的原理形象地歸結(jié)為"杠桿原理"。測量泥漿比重前，要用清水對儀器進行校正。如讀數(shù)不 在1.0處，可用增減裝在杠桿右端小盒中的金屬顆粒來調(diào)節(jié)。測試過程演示2、泥漿的固相含量 指泥漿中固體顆粒占的重量或體積百分數(shù)。泥漿中的固相包括有用固相和無用固相，前者如粘土、 重晶石等，后者為鉆屑。泥漿中的固相，按固相比重來劃分，可分為重固相（重晶石比重為4.5，赤鐵礦為6.0，方鉛礦為6.9等）和輕固相（粘土比重一般為2.32.6，巖屑比重般在2.22.8之間）。對泥漿中固相

24、含量的測定，一般采用"蒸餾原理"。如圖所示。鉆井液固相含量測定儀1-蒸餾器；2-加熱棒；3-電線接頭；4-冷凝器；5-量筒取一定量（20ml）泥漿，置于蒸餾管內(nèi)，用電加熱高溫將其 蒸干，水蒸氣則進入冷凝器，用量筒收集冷凝的液相，然后g an h e稱出干涸在蒸餾器中的固相的重量，讀出量筒中液相的體 積，計算泥漿中的固相含量，其單位為重量或體積百分比。泥漿的含砂量 是指泥漿中不能通過 200目篩孔（200孔/英寸），即直徑大于0、074毫米（74微米）的砂子所占ZHN泥漿體積的百分數(shù)?，F(xiàn)場用1004型含砂量測定器或用型含砂量測定儀。對泥漿的含砂量的測定，采用篩析原理，如圖所示

25、。測定演示泥漿含砂量測定1-過濾筒；2-漏斗；3-玻璃量杯4、泥漿的失水量 ZNS型泥漿失水儀米用氣壓式失水儀（圖示）。測試條件：壓差7.1 X 10 5Pa, 過濾斷面45.3cm2，溫度2025C。測量時連續(xù)測兩個點（例 如7.5min , 30min），然后按測量數(shù)據(jù) 計算，衡量泥漿的失水特性。演示226 、:宀肖廠科廠.衛(wèi)£氣壓式失水儀1-量杯;2-放水閥；3-過濾板；4-泥漿杯;5-放空閥旋扭;6-放空閥；7-壓力表；8-減壓閥；9-CO2氣瓶; 10-氣源總體端益現(xiàn)場簡易測定 取2毫升泥漿，滴在平鋪于玻璃板上濾紙上，30分鐘后測定潤濕圈直徑（兩處以上平均值），正常泥 漿為

26、25 30毫米，優(yōu)質(zhì)泥漿為10 15毫米。5、泥漿的粘度泥漿的粘度是指泥漿流動難易程度。泥漿粘度的大小對鉆進影響很大，一定的粘度可以增加懸浮 巖粉的能力。粘度過大，影響泥漿中巖粉的沉淀，含砂量增多，加劇鉆具的磨損；水泵工作困難，泵壓增高，排量減小， 鉆頭處形成泥包現(xiàn)象，影響鉆進效率；起下鉆時易發(fā)生抽吸 或壓力激動，以至引起漏、噴、塌等孔內(nèi)事故。粘度過小， 裂隙地層易發(fā)生漏失，不利于防漏；攜帶巖粉困難，孔內(nèi)較 大的巖屑不易排出，停泵時即下沉，容易造成埋鉆?，F(xiàn)場測 量泥漿粘度使用1006型漏斗粘度計最為簡便，粘度單位是 秒。校正：清水應(yīng)為15± 0.2秒，否則應(yīng)校正泥漿粘度=K X測值（

27、校正系數(shù) K = 15/清水測值）測量：用手指堵住管口，在漏斗中倒入700毫升泥漿（量杯兩端容積分別為 500和200毫升）。松開手指的同時按動秒表，待泥漿流出500毫升（用量杯500毫升一端承接）時停演示6、泥漿的膠體率泥漿的膠體率是泥漿中粘土水化分散程度及其懸浮狀態(tài)穩(wěn)定性的簡易且有效的衡量。將100ml泥漿倒入有刻度的量筒中，靜置24h，觀察泥漿析出水分的情況。 如上部析水5ml,則表明泥漿膠體率為 95% 一般要求泥漿的膠體率在96%以7、泥漿的pH值泥漿的pH值是指泥漿的酸堿度。泥漿pH值的簡單測量，是用pH試紙；較精密的測量可用 pH電位計（酸度計）。般是對泥漿濾液進行測量，有時也可

28、直接對泥漿進行測量。演示結(jié)束第四節(jié)泥漿的設(shè)計與配制第一單元泥漿的一般設(shè)計方法較全面的泥漿設(shè)計的基本流程是：設(shè)計泥漿的重度、流變性、降失水性等主要技術(shù)指標；確定泥漿的膠體率、允許 含砂量、固相含量、pH值、潤滑性、滲透率、泥皮質(zhì)量等 重要參數(shù)；選擇造漿粘土和處理劑；進行泥漿處理劑配方設(shè) 計；泥漿材料用量計算；確定泥漿的制備方法；擬訂泥漿循環(huán)、凈化、管理措施。1.按平衡地層壓力的要求計算泥漿的重度V。即 V h=PC或V h=P0 PC、PO分別為井深H處的地層側(cè)壓力或地層空隙流體壓力，它們的確定方法見本章第三節(jié)。那么，究竟是 按 PC 還是按 P0 計算，要視實際情況下平衡哪那一種壓力更 為重要

29、來定。如果兩者都需要平衡，就應(yīng)該分別計算出兩種 結(jié)果，權(quán)衡出介于兩者之間的某值。一般鉆井泥漿的重度在1.021.40之間。2考慮懸排鉆渣、護壁堵漏的要求確定泥漿的流變性。流變性的指標主要是粘度 n和切力T n和T勺調(diào)整范圍很寬，的范圍在10cP100cP , T的范圍在 ，應(yīng)視不同鉆井情況具體確定。另外，在一些情況下，還要考慮泥漿的 剪切稀釋作用和觸變性。3泥漿的其他設(shè)計指標的參考范圍為：失水量一般應(yīng)不大于 15ml/30min ，含砂量不大于 8%，膠體率不小于 90%， pH 值視不同泥漿在 611 之間變化。各種鉆進情況下的鉆進目的、地層特點、鉆進工藝方法等差異甚大，因而對鉆井泥漿性能等

30、有明顯的不同的要 求，設(shè)計重點也因此而不同。例如，在鉆碴粗大及井壁松散 的地層中，泥漿的粘度和切力等流變性指標成為設(shè)計重點； 在穩(wěn)定的堅硬巖中鉆進，泥漿設(shè)計的重點是針對鉆頭的冷卻 和鉆具的潤滑，而此時護壁和排粉等則處于次要位置。又如 在遇水膨脹塌孔的地層中鉆進，泥漿的設(shè)計重點則應(yīng)放在降 失水護壁上；在對壓力敏感的地層中，泥漿的重度設(shè)計又顯 得尤為重要。似此，針對特定的鉆進情況，在全面設(shè)計中找出相應(yīng)的設(shè)計要點，是做好泥漿設(shè)計的關(guān)鍵所在。在泥漿性能設(shè)計中可能會遇到一些相互矛盾的情況，滿 足一些設(shè)計指標時，另一些指標則得不到滿足。對此，應(yīng)該 抓住主要問題，兼顧次要問題，綜合照顧全面性能。在一些要求不

31、高的場合，可以酌情精簡對泥漿性能的設(shè)計，適當放寬對一些相對次要指標的要求，以求得最終的低 成本和高效率。第二單元泥漿材料用量計算(1)泥漿總體積的計算。所需泥漿總量 V是鉆孔內(nèi)泥漿量V1、地表循環(huán)凈化系統(tǒng)泥漿量V2、漏失及其它損耗量 V3的總和:V=V1+V2+V3(11-13)其中鉆孔內(nèi)泥漿量為:.地表循環(huán)凈化系統(tǒng)泥漿量為泥漿池、沉淀池、循環(huán)槽和地面管匯的體積之和。漏失及 其它損耗量，應(yīng)根據(jù)實際情況確定。(2 )粘土粉用量計算配制1m體積的泥漿所需粘土重量 q按以下過程推導計算:血 (11-14)式中:打一一粘土的比重，2.62.8 ; 4泥漿的比重;水的比重.(3 )配漿用水量計算配制1m

32、體積的泥漿所需水量 Vw為:(11-15)(4)增加比重加土(或重晶石)量的計算配制加重泥漿時，加重 1m泥漿所需加重劑的重量 W(Kg)為:(11-16)式中：y鳥 加重劑的比重;卩】加重泥漿的比重；原漿的比重。(5)降低泥漿比重所需加水量(11-17)式中：V原漿體積，(m3);打一一原漿比重；&加水稀釋后的泥漿比重；人 水的比重。(6 )泥漿處理劑的用量計算總的來看，處理劑在泥漿中的加量較少，按體積含量計般只占泥漿總體積的 0.1%1%具體數(shù)值由不同的配方?jīng)Q定。值得注意的是要澄清處理劑的加量單位，粉劑一般是以 單位體積泥漿中加入的重量來計，而液劑則是以單位體積泥 漿中加入的體積量

33、來計。在一些特殊情況下，還有以單位粘上粉重量中加入多少處理劑來計算。第三單元 泥漿的配制無論是井場制備或泥漿站集中制備供應(yīng)各井場，制備泥漿的設(shè)備有兩種：一是用泥漿攪拌機（臥式或立式的）；是用水力攪拌?？碧綆r心鉆探用的泥漿攪拌機，臥式的容量一般為0.30.5m3；立式的一般為 0.51m （圖11-19 ）。攪拌機速度- 般為 80100r/min。圖11-19立式泥漿攪拌機1-輸水管；2-工作輪；3-齒輪箱；4-軸承;5-傳動軸;6-傘齒輪；7-機架；8-攪拌軸；9-攪葉；10-攪拌桶使用粘土粉造漿時，最好采用水力攪拌器（圖 11-20 ）。粘土粉加入漏斗中，并利用水泵排出管的液流與粘土粉在混

34、 合器中混合，混合液在混合器中沿螺旋線上升至容器上部， 輸出泥漿。反復循環(huán)幾次后，便可配得所需性能的泥漿。MS圖11-20泥漿水力攪拌器1-漏斗；2-三通管；3-噴嘴；4-容器；5-鋼板為使泥漿有較好的性能，用粘土粉配得的泥漿最好在儲漿池中陳化一天，然后放入循環(huán)系統(tǒng)中，由水泵送入孔 內(nèi)使用。第五節(jié)砂、礫層中使用的泥漿在砂層、礫石、卵石以及破碎帶地層中鉆進，成孔的難度很大。這類地層稱為機械分散地層。由于顆粒之間缺乏膠 結(jié)，鉆進時井壁很容易坍塌。對于這類地層用泥漿護壁，解決問題的關(guān)鍵是增加井壁顆粒之間的膠結(jié)力。粘性較大的泥漿適當滲入井壁地層中， 可以明顯增強砂、礫之間的膠結(jié)力，以此使井壁的穩(wěn)定性增

35、 強。提高泥漿粘度，主要通過使用高分散度泥漿（細分散泥漿）、增加泥漿中的粘土含量、加入有機或無機增粘劑等措施來實現(xiàn)。細分散泥漿是含鹽量小于 1%含鈣量小于i20ppm不含抑制性高聚物的分散型泥漿。其組成除粘土、N&CQ 和水外，為了滿足鉆井需要，往往加有提粘劑、降失水劑和防 絮凝劑（稀釋劑）。依所加處理劑的不同，可有不同種類， 如鈉羧甲基纖維素泥漿、鐵鉻鹽泥漿、木質(zhì)素磺酸鹽泥漿和 腐植酸泥漿等。用較高粘度的細分散泥漿在砂、礫層中鉆進 的成功工程很多，包括在流砂地層中鉆進。在此舉出以下 些典型的配方實例。1、Na-CMC（鈉羧甲基纖維素）泥漿這是一種最普通的提粘型泥漿，Na-CMC起 進

36、一步提粘和降失水作用。配方為：優(yōu)質(zhì)造漿粘土 150200g，水1000ml,純堿510Kg, Na-CMC6kg左右。泥漿性能為比重 1.071.1 , 粘度2535s，失水量小于 12ml/30min , pH值約9.5。2、鐵鉻鹽-Na-CMC泥漿該泥漿提粘且穩(wěn)定性較強，鐵鉻鹽起防絮凝（稀釋）作 用。配方為：粘土 200g ,水1000ml，純堿液50%濃度加量約20%，鐵鉻鹽溶液濃度 20%，加量 0.5%， Na-CMC 0.1%。泥漿性能為比重1.10，粘度25s，失水量12ml/30min , pH值9。3 、木質(zhì)素磺酸鹽泥漿木質(zhì)素磺酸鹽取材于亞硫酸紙漿廢液，一般與煤堿劑配 合使用

37、，以在提粘的基礎(chǔ)上解決泥漿的防絮凝和降失水。配 方為1m泥漿用80200kg粘土，3040kg亞硫酸紙漿廢液，1020kg 煤堿劑， 510kgNaOH， 510kg 消泡劑， 900940L水。泥漿性能為比重 1.061.20，漏斗粘度1840s，失水量 510ml/30min ，靜切力 1min645dPa， 10min1290dPa，在鉆進過程中為進一步降失水可每立方米加 13kg Na-CMC。4 、腐植酸泥漿腐植酸泥漿是用煤堿劑或腐植酸鈉（鉀）做穩(wěn)定劑（防 絮凝）的，它可以與其他處理劑如 Na-CMC等配合使用，制 備腐植酸泥漿的配方是 1m泥漿中加50200kg煤堿劑（干量）,35

38、kgNa2CQ, 905955L水。泥漿性能：比重 1.03 1.20，漏斗粘度 2060s，失水量410ml/30min，靜切力 1min18 60dPa, 10min36 120dPa, pH 值 910。第六節(jié) 溶蝕性地層泥漿第一單元 鹽水泥漿配制原理溶蝕性地層以氯化鈉鹽層最為典型，其他還有鉀鹽、石膏、芒硝、天然堿等。這類地層又稱為水溶性地層，它遇到 鉆井液中的水，就會發(fā)生溶解，使鉆井井壁溶蝕掉，其結(jié)果 經(jīng)常導致井眼超徑、垮塌。對付水溶性地層，主要從兩方面入手解決：一是降失水， 其原理和方法前面已經(jīng)介紹過；二是降低鉆井液對地層的溶 蝕性。在泥漿中加入與地層被溶物相同的物質(zhì)，使溶解度趨 于

39、飽和，就是常用的治理溶蝕的方法。例如在巖鹽中鉆進， 采用鹽水泥漿作為鉆井液，防塌效果良好。鹽水泥漿是粘土懸浮液中氯化鈉含量大于1%，或用咸水海水）配制的泥漿，它是靠氯化鈉的含量較大而促使粘土顆粒適度聚結(jié)并用有機保護膠維持此適度聚結(jié)的穩(wěn)定粗分 散泥漿體系。依含鹽量的高低，分為鹽水泥漿，一般含鹽量3%- 7%海水泥漿，總礦化度一般3.3%3.7%和飽和鹽水泥漿，氯化鈉約為33%36%。鹽水泥漿的粘度低，切力小，流動性好，抗鹽侵，抑制 巖鹽地層的溶解， 抗粘土侵的能力強， 抑制泥頁巖水化膨脹， 坍塌和剝落的效果好。鹽水泥漿的配制有兩種情況：其一是先用淡水制備分散 性泥漿，然后加鹽轉(zhuǎn)化為鹽水泥漿；其二

40、是直接用咸水或海 水配制泥漿。前一種情況相當于鹽侵后泥漿的處理，容易配 制；后一種情況， 由于膨潤土和普通粘土在鹽水中不易分散， 故配漿困難。為此，對于用鹽水或海水直接配漿，宜用抗鹽 粘土，如凹凸棒土，海泡土等。1. 由淡水泥漿轉(zhuǎn)為鹽水泥漿淡水泥漿中加入 NaCI,隨NaCI含量的增加，泥漿性能的變化如圖4-20所示。由圖看出NaCI含量小于1%時泥漿粘 度，切力和失水量的變化不大，屬淡水泥漿的范圍；泥漿 中含鹽量大于 1%時，粘度、切力和失水量隨含鹽量增大而迅速上升，當含鹽量達某一值時（此值依粘土特性而定）、粘 度、切力達到最大值；含鹽量超過某一值時，粘度和切力 隨含鹽量的增加而下降， 失水

41、量則繼續(xù)增大； pH值隨含鹽 的增加而逐漸下降。泥漿性能的這種變化，可用以前闡述的雙電層原理解釋。隨著NaCl加入量的增加，泥漿中Na+增多，這樣粘土吸附層O5吐W中陽離子數(shù)目增多，由此Z電位下降，擴散層厚度減小，泥漿由細分散向聚結(jié)方向轉(zhuǎn)變，水化膜變薄，粘土顆粒間形 成聚結(jié)結(jié)構(gòu)，因而粘度、 切力上升，由于聚結(jié)，水化膜變薄， 自由水增多，失水量也上升。當NaCl超過某一值時如圖11-20 中為3%左右），粘土顆粒聚結(jié)明顯，分散度下降，致使粘度 切力下降，失水量繼續(xù)上升1-粘度；2-切力；3-失水量；4-pH值（用5%丹寧酸鈉處理的普通粘土泥漿）由圖11-20的泥漿性能變化看出，若配制NaCl含量

42、1%- 3%的鹽水泥漿，則泥漿處理應(yīng)著重于降粘度和切力，而配制含鹽量大于3%勺鹽水泥漿，泥漿處理主要應(yīng)降失水。pH值下降的原因，是由于Na+從粘土中把氫離子和其他酸性離子交換下來的結(jié)果。由此，淡水泥漿加鹽轉(zhuǎn)為鹽水泥漿的配制方法為：粘 土（加堿）預水化，制備淡水粘土懸浮液；加有機處理劑 處理，低鹽泥漿主要加稀釋劑，高鹽泥漿主要加降失水劑； 加鹽轉(zhuǎn)為鹽水泥漿，并用有機處理劑調(diào)節(jié)泥漿性能，如加CMC以降失水；加NaOH以提高pH值到需要的范圍；鉆進中，隨鹽的消耗（巖屑和孔壁吸附）需補加鹽水溶液（含 有機處理劑）。2. 用咸水或海水直接配制泥漿由于普通粘土在咸水中分散效果差，故粘土懸浮液的失 水量大，

43、泥漿易失去穩(wěn)定性，這不符合鉆井要求。最好采用 抗鹽粘土配制鹽水漿。凹凸棒土、坡縷蒿土這些抗鹽粘土的 原理在本章第一節(jié)中已作過介紹。與膨潤土比較，抗鹽粘土雖然在淡水中的造漿率較低，但在鹽水中的造漿率卻較高。 例如膨潤土（山東高陽）在淡水中的造漿率為15m3/t ，而在飽和鹽水中卻只有 6.7m3/t ；凹凸棒土（江蘇盱眙）在淡水 中的造漿率雖然僅為 10m3/t ，而在飽和鹽水中的造漿率竟有1419m/t，在海水中的造漿率也有31 7.2m 3/t 。第二單元 鹽水泥漿舉例我國山東鉀鹽礦床鉆探時，在930m 至 2500m 處遇到白堊系石鹽巖、鈣芒硝夾泥質(zhì)粉砂巖，石膏等地層；使用的飽 和鹽水混油

44、乳化泥漿，其組成是：1m3泥漿中加CMC25kg ,乳化劑 OP 型 4.5kg ，二烷基磺酸鈉 4.5kg，皂腳10kg，洗衣粉2.5kg , NaCI325kg，柴油53kg，廢機油5kg。泥漿性能為比重1.21，漏斗粘度34s，失水量4.4ml，泥皮0.3mm，塑性粘度21mPas,動切力2.75Pa, pH值8。另一深井鉆厚層巖鹽時， 使用 CMC-FCLS 飽和鹽水泥漿， 其組成為純堿1.5% , FCLS1.5%，燒堿（1/5濃度）0.3%，中粘CMC2%。泥漿性能是：比重 1.401.41，漏斗粘度30 50s,失水量3.54ml，泥皮厚0.5mm , pH值910,維護時將各種

45、處理劑的混合液與食鹽一起加入，混合液的配比是：丹寧：燒堿:CMC:FCLS:純堿:水=8:16:10:40:10:100。第七節(jié) 硬巖鉆進用泥漿堅硬的巖石是鉆進經(jīng)常遇到的地層， 像花崗巖、 石英巖、榴輝巖、 片麻巖、 閃長巖等屬于非常堅硬的巖石，像大理巖、 比粘土和砂、礫要硬得多。白云巖、千枚巖、板巖、密實的泥頁巖等中等硬度的巖石也對于鉆進而言，堅硬巖石有以下特點：1 由于巖石堅硬，鉆進時破碎巖石所需要的消耗大，進 尺慢，鉆頭磨損厲害，容易燒鉆，這對鉆進是不利之處。2 硬巖中鉆進多見于地質(zhì)勘探孔等情況，此時一般孔徑 較?。ㄐ∮?50mm，而孔深則較大（可達 1000m以上），因此鉆進液的循環(huán)阻

46、力大。3 鉆進堅硬巖石形成的井壁相對穩(wěn)定，除了遇到較大的 地層破碎帶，一般情況下不易發(fā)生像土層、泥頁巖和砂礫層 那樣的嚴重坍塌垮孔。4 由于硬巖鉆進多采用像金剛石鉆頭這樣的磨削方式碎 巖，鉆屑顆粒細小，因而懸排鉆屑較為容易。針對以上特點，對硬巖鉆進泥漿的設(shè)計應(yīng)側(cè)重于增強泥 漿的潤滑性和冷卻性，減少泥漿的流動阻力，減少固相含量 以利于提高鉆速；而對泥漿的懸排能力和護壁性往往要求不 高。在泥漿中，聚丙烯酰胺（PAM不分散低固相泥漿是一種 用于硬巖石鉆進的泥漿類型，其主要組成包括：預水化膨潤 土、聚丙烯酰胺絮凝劑、降失水劑、潤滑劑和水。所謂低固 相是指泥漿體系中的固相（包括造漿粘土和巖屑）含量按體

47、積計不大于 4%；所謂不分散是指對進入泥漿體系的鉆碴起絮凝作用，不使其分散。從PAM長鏈分子結(jié)構(gòu)分析，NaCOC基團可以很好地水化，0H基團則能吸附絮聚鉆碴，而對造漿粘土顆粒，由于相互間的負電斥力，難以將它們捕捉絮聚，因此PAM具有選擇性絮凝鉆碴的功能。另外，PAM的分子結(jié)構(gòu)特點還使它在泥漿 發(fā)揮出其他一些重要作用。經(jīng)理論分析和實踐證明，聚丙烯 酰胺不分散低固相泥漿依托 PAM長鏈分子的特殊作用，在硬巖鉆進中呈現(xiàn)出如下的優(yōu)越性：低固相含量、流動性好，使機械鉆速明顯提高，尤其在硬巖中的效果顯著；循環(huán)流 動阻力損失小，激動壓力也?。籔AM還有較強的潤滑性， 可以減少鉆具磨損；流動性和潤滑性好，使鉆

48、機與泥漿泵 的功率消耗降低；流動性強，冷卻鉆頭效果較好；利用PAM的降失水性、抑制巖土分散性和在井壁上的網(wǎng)膜多點吸附性，具有較好的護壁堵漏性能性能； 泥漿的凈化再生程度高;井內(nèi)清潔、事故率低；污染減輕、成本較低。用聚丙烯酰胺配制的泥漿種類較多。不僅有主要用于硬 巖鉆進即以絮凝除碴為主的，也有用于提高泥漿粘度、抑制 地層分散等為主的。這里，僅以絮凝除碴為主的聚丙烯酰胺-聚丙烯腈泥漿（雙聚泥漿）為例，介紹其具體配方。這種泥漿的主要處理劑是部分水解 PAM （寫作PHP分子量在250X 104以上，水解度30%左右，起選擇性絮凝和護壁防塌作用，用水解聚丙烯腈（HPAN，聚丙烯酸鈣（CPA，聚 丙烯腈

49、鈣（CPAN ,低分子量聚丙烯酰胺（LAP）等作為降 失水劑。這種泥漿不用分散型處理劑，泥漿粘度低，流動性 好，有較好的護壁和除砂效用，失水量中等，可用于一般松軟和水敏性地層鉆進，其一些配方如表11-7所示。泥漿配方泥漿主要性能編粘純PHCPHP密漏表觀粘度塑性粘度動切Ap泥口土堿PAAN度斗.X 10-3 PaX 10-3 Pa力l皮PH號%量PPPPPPg/c粘 ssX 478失mmn作為絮凝劑使用時，PAM與所絮沉的鉆碴一起被消耗掉，因此需要不斷補加。補加時，要在井口泥漿流出處加入，以達到在地表沉淀凈化系統(tǒng)中而不是在井內(nèi)除砂的目的。第八節(jié) 耐高溫泥漿和高、低重度泥漿第一單元耐高溫泥漿在高溫地層中鉆井，常規(guī)泥漿中粘土的分散度增大并且發(fā)生"鈍化"，失去活性；泥漿處理劑斷鏈、降解、吸附能力減弱， 失去其應(yīng)有的作用；泥漿體系處在高溫解吸、高溫去水化和高溫 降粘狀況下。因此，泥漿的性能變差，甚至整個泥漿體系遭到破 壞。對此，高溫條件下使用的泥漿應(yīng)考慮解決如下問題：選用耐高溫的造漿粘土，如海泡石和凹凸棒石粘土等。米用抗溫和抗鹽能力較強的有機處理劑。 丙