低固相钻井液在白果坝煤田勘探区的应用
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【摘 要】文章介绍了白果坝煤田勘探区地层情况及在钻探施工中遇到的主要难题，提出了两种低固相泥浆体系在施工中的应用并取得了较好的效果。
【关键词】低固相钻井液；煤田勘探；应用
1 勘查区地层特点
勘查区地处重庆市彭水县，区内岩溶地貌发育，常形成槽谷、圆形山岭等岩溶地貌，属剥蚀——溶蚀高中山地形地貌。钻孔主要穿过嘉陵江组（T1j）、三叠系下统大冶组（T1d）、长兴组（P3c）、二叠系上统吴家坪组（P3w）、二叠系上统吴家坪组（P3w）、二叠系中统茅口组（P2m）。
岩层上部地层主要是灰岩、钙质灰岩、石灰岩含燧石等岩石，且地层破碎、裂隙发育，特别是吴家坪组（P3w）地层严重破碎。
2 钻探主要难题及对策
在最开始的钻探施工中，由于对地层情况认识不足，经常出现的问题主要有：孔壁失稳、护壁困难、回转阻力大、动力及材料消耗大、孔内事故多，钻头寿命短、取芯率低，钻进效率低，成本高。针对这一情况，结合目前采用的绳索取芯钻进情况，经过试验研究，确定具有良好护壁、、携带岩粉性能的钻井液适合上部地层，具有堵漏和防塌作用性能的钻井液对下部裂隙发育、地层严重破碎的地层具有良好的效果。
3 钻井液的选择及应用
3.1 上部地层钻井液的选用
钻井液体系选择的合理与否，将直接影响到钻探质量，钻进效率和成本。对上部地层破碎、裂隙不完全发育的地层，为了防止掉块、地层漏失等事故的发生，必须配制高质量的钻井液。原浆采用优质粘土粉加水充分搅拌，水化24H以上成基浆，依次加入CMC、PHP处理剂配制成低固相聚合物钻井液，性能控制标准为：密度ρ=1.04～1.05g/cm3，漏斗粘度25s，失水量〈12ml/30min，泥饼厚度〈1mm，PH=9～10 。
使用CMC、PHP配制而成的低固相聚合物钻井液的特点是指钻井液体系中的固相含量〈4%，且以掺加不同的高分子聚合物维持钻井液的性能。它既可以获得无固相钻井液体系的高钻速，又有很好的携带悬浮钻屑能力和防止孔壁垮塌的性能。高聚物钻井液具有以下优点：（1）提高了钻速；（2）、护壁性能好并具有一定的防塌和堵漏性能；（3）孔内清洁，减少了卡、埋钻等孔内事故。
3.2 下部地层钻井液的选用
针对下部泥页岩水敏性强，严重破碎、垮塌严重、裂隙发育，因其容易引起卡钻、埋钻、钻杆断裂事故的发生 ，采用基浆依次加入腐植酸钾、低荧光防塌降失水剂、CMC组成腐植酸钾—低荧光防塌降失水低固相泥浆，性能控制标准为：密度ρ=1.06～1.09g/cm3，漏斗粘度30s，失水量〈12ml/30min，泥饼厚度〈1mm，PH=9～10 。
腐植酸钾一低莹光防塌降失水泥浆体系，主要是利用KHm提供的K+进行离子交换和晶格固定，离子交换后，K+嵌入六方晶格，封闭了水溶液破坏泥页岩颗粒之间结合力的通道。另外，低莹光防塌降失水剂和植物胶还能在井壁形成一层憎水膜，阻止泥页岩水化分散，稳定井壁，改善性，降低钻具扭矩和摩阻，同时，由于泥皮的形成，封堵岩石空隙，阻止水分的虑失，抑制井壁缩径、坍塌，实现稳定井壁的作用。
3.3 现场使用情况
ZK403是重庆136地质队在白果坝勘查区施工的一口钻井，设计井深980m，使用XY—5型钻机，采用金刚石绳索取芯钻进。
（1）开孔地层为第四系松散堆积物和地层结构完整、岩性稳定的地层，钻进时主要采用清水为钻井液；
（2）当钻进至57m后，取出岩心裂隙发育，孔内水位开始下降，汲取之前的施工经验，最终决定采用低固相高聚物钻井液并加少量锯末进行施工，取得良好的效果；
（3）进入煤系地层后，堵漏和防塌是施工的关键，决定采用KHm—低荧光防塌降失水低固相钻井液，效果显著，但在煤系地层中，会有炭质泥岩层和粘土层，这两层会使钻井液密度升高，不利于保持钻井液的性能，所以一定要控制钻井液的低密度、低粘度，使之保持之前水平。表1为ZK403孔钻井液的配方和性能。
3.4 现场使用效果
总体来说，分段使用不同体系的钻井液，节约了成本，提高了钻进效率。
实践表明，使用的高聚物低固相钻井液和KHm—低荧光防塌降失水低固相
钻井液，性能稳定，携沙能力强，井眼比较稳定，没有垮塌事故 、大漏失的发生，，岩心采取率高，顺利钻完煤层直至封孔。
4 结语
在煤田钻探施工中，钻井液至关重要，有没有使用钻井液，是否合理的使用钻井液，直接影响钻探施工的效率、成本、质量、安全等方面，因此，应高度重视钻井液的使用，加强钻井液的现场管理。
（1）应根据不同地层选用不同的钻井液体系以满足钻探施工要求；
（2）在使用钻井液时，应派专人维护钻井液体系的性能，以期达到“三低一高”低密度、低粘度、低滤失量、高矿化度、泥皮薄而韧的效果。
参考文献：
[1]李世忠.钻探工艺学（中册）[M].地质出版社，1989.
[2]鄢捷年.钻井液工艺学.[M].高等教育出版社，2008.
[3]谢青龙，于殿奎.白山金英金矿区复杂地层钻进护壁堵漏技术[J].探矿工程，2007.
作者简介：
赵得全（1966.8—），男（汉族），重庆人，毕业于陕西煤炭工业学校，煤炭钻探专业，高级工程师，从事钻探现场技术管理工作