内蒙古芒来煤矿在钻探生产中试用钙处理泥浆技术的优势

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摘要：内蒙古锡林郭勒盟芒来煤矿区在钻进过程中由于泥岩、碳质泥岩中粉土膨胀，水化分散，易发生提下钻困难、泥浆粘度增大、成孔后测井困难等原因。下钻扫孔还极易造成钻孔偏离原孔位，使得钻孔报废，从而使钻进效率低下，影响施工进度。应用钙处理泥浆取得了明显的效果。

关键词：内蒙古芒来煤矿 孔内事故 钙处理泥浆

1. 工程概况

内蒙古锡林郭勒盟芒来煤矿，位于锡林郭勒盟东苏旗境内，面积50多平方千米，分南北两区，两区分别各占50%左右，矿区设计钻探工作总量3万多米，孔深大部在200-300m之间，工期60天。

2. 矿区地质条件

矿区地表为第四系粉砂，下部依次为砾岩、砂岩、泥岩、碳质泥岩等。

3. 矿区施工存在的问题

该矿区在钻进过程中由于泥岩、碳质泥岩中粉土膨胀，水化分散，易发生提下钻困难、泥浆粘度增大、成孔后测井困难等。下钻扫孔还极易造成钻孔偏离原孔位，使得钻孔报废，从而使钻进效率低下，影响施工进度。2006年4月进入该矿区10台钻机，一月之内完成工作量不足4000m。由于上述原因的出现，必须找出一套合理可行的解决办法。

4. 钻进工艺的原则

经过认真分析和参阅有关资料，综合考虑多方因素，采用管径89mm岩心管和113mm非标钻头进行钻进，但还不能达到理想的目的。要想从根本上解决泥岩地层遇水膨胀、水化分散这一难题，必须从冲洗液的选择上入手。经查阅大量资料，决定采用钙处理泥浆。

5. 钙处理泥浆的性能以及作用机理

钙处理泥浆是在淡水泥浆（ 普通泥浆）中加入絮凝剂、石灰、石膏、氯化钙等，并用降粘剂和降失水剂来调整泥浆性能，以形成控制絮凝而又稳定的粗分散体系的泥浆。钙处理泥浆中含有较大数量的钙离子，可使细分散的粉土颗粒适度地絮凝变成粗分散状态，因而提高了对外来可溶盐的抗污染能力，使泥浆性能稳定，它具有抗钙侵和抗盐侵的能力，能抑制粘土膨胀、水化分散，故能抑制孔内自然造浆和巩固孔壁，具有粘度低、流动性好、有利于提高水泵的排量和钻进速度、避免或降低钻孔的坍塌、缩经、吸水膨胀现象的发生的特点。

6. 低碱性石灰泥浆的野外配制方法以及实验效果对比

6.1配制方法

（1）按一定的粘土、水配比率配制基浆，为使粘土分散，按泥浆的体积加入一定量的纯碱充分搅拌。

（2）按泥浆的体积加入石灰，加入之前将石灰粉碎、过筛，将石灰粉配成石灰乳加入泥浆，加入过程需缓缓倒入，一边倒入一边搅拌。

（3）加入稀释剂（如铁铬盐），配成浓度为10%的溶液，按泥浆体积的百分比加入，边搅拌边加入。

（4）调节泥浆的pH值，用浓度为10%的NaOH溶液来调节，边倒入边搅拌，用pH试纸测试。

（5）如泥浆的失水量还较高，再进一步加入降失水剂如NPAN来降低失水量。

6.2配方选择

根据野外现有的泥浆材料，选用3组配方，在同一勘探线，分别在1号机、2号机、5号机进行现场使用，进行效果分析对比，以分析其使用效果。3组配方见表1（所需材料加量为2m3基浆所添加量），性能参数见表2。

6.3 使用效果对比

第1组配方，经1号机使用，钻进效率明显提高，但如不及时进行测井，停留时间较长时，容易发生测井困难。

第2组配方，经2号机使用，泥浆的流动性能较差，岩粉不易沉淀，偶有憋泵现象。

第3组配方，经5号机使用，钻进效率明显提高，岩粉沉淀良好，钻机完工后停留24h，未出现缩径现象，测井顺利。

综合以上各组配方的使用效果，以及各项经济指标，决定采用第3组配方。

7. 泥浆的维护与使用

泥浆的使用及维护，直接关系到泥浆性能的稳定，因此要正确使用以及维护。

（1）因草原地区水质较差，同一地区不同水井水源、水质不同，所含矿物质不同（ 如水质有苦、咸等），加入泥浆后对泥浆性能有很大影响，因此必须使用配方所用水源。

（2）泥浆在循环使用时，因孔内自然造浆、地下水活动等原因，使泥浆性能破坏，因此需定期维护、更换。稀释泥浆时必须使用配制好的泥浆进行稀释。

（3）需加长循环系统，勤捞岩粉、钻屑等。

8. 结语

煤系地层，特别是含有泥岩、碳质泥岩的煤系地层，以及其它遇水膨胀、水化分散，自然造浆能力较强的地层，使用上述钙处理泥浆，提高了泥浆对外来可溶盐的抗污染能力，使泥浆性能稳定，抑制粘土膨胀、水化分散。经在本矿区使用上述泥浆取得了较好的效果，为以后在该类地层施工提供了宝贵的经验。