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1、饱和盐水钻井液体系在永冻层中钻进的功效王建军 贾学飞摘要钻井液是永冻层钻井的关键技术之一，它直接影响钻井作业的成败。通过近年来 对日龙沟、智乃黑锡多金属矿勘探现状调查，研究出一套以护胶降滤失水为主剂 的适应于永冻层钻井的饱和盐水钻井液，并对其进行了配方优选，配方性能评价， 抑制性评价。成功解决了永冻层冻结钻杆、钻具造成的困难，透孔钻冰层这一环 节省去节约成本，缩短钻井周期。关键词：饱和盐水永冻层钻井液体系，钻井安全，钻井周期缩短。1、工程概述：矿区位于青海日龙沟及智墨乃海内沟分水岭及南北两侧的高山严寒地带，地 表大部多被第四系残积、洪冲积砾碎石土覆盖，在+4500m以上山势较高的部位 局部有基
2、岩出露矿区地形地表起伏较大。矿区第四系地层分布面积较大，根据地 表工程揭露，常见厚度为 1-6m 岩屑砂砾碎石土，由于地处高原多年冻土带，赋 存冻结固态水，夏、秋升温季节表层1.2-2.0m融冻冻土厚度严格受地形高度的制 约、但随海拔增高冻土层厚度增大。矿区普遍分布冻土层，特别是地下水埋深较 浅的地段最大冻结厚度可达60m以上，造成钻机停钻时间长，钻杆常被冻结， 需重新钻透孔内冻结冰层的特点。我地勘单位自2007年进入该地区，钻探孔深一般在200450m局部500余末, 2008年为满足矿山开发建设提供地质依据，钻孔深度达600m，针对钻孔段永冻 层类钻孔停钻时间长，钻杆成被冻结，在1-60m
3、多采用清水循环工艺。2008年 矿山步设300400m钻孔92个，针对施工困难，经认真多次摸索、实践、分析, 掌握了矿区钻孔永冻层泥浆用方和钻探工艺，显著提高了钻探效率，顺利钻进到 设计孔深400m完成钻探任务。本文对该项目钻探工程孔饱和盐水钻井液体系工 艺作简要介绍。2、矿区钻孔盐水钻井液体系钻进工艺初期实践经验教训矿区2008年所施工钻孔多在海拔+4500m以上局部4800m,矿区均在永冻层 分布区，地下水位多在 60100m 以内，在永冻层内多以欠饱和盐水钻井液体系 为钻进工艺,成功率往往不能令人满意,一般仅在 4050%左右,究其不成功的 原因,从盐水钻井液体系配合比,钻进工艺方法等逐
4、一分析,虽存在一定原因但 不是关键因素。为什么欠饱和盐水钻井液体系的饱和与饱和盐水钻井液体系的是钻进永冻 层成败的关键？在这种情况下,当加入 3%的食盐时,黏度和协力达到最大值。 当粘土胶粒发生聚结下沉之前,向泥浆中加入护胶剂与否问题,解决得好不好, 不可避免地会使钻孔中的钻杆冻结与否的关键。饱和盐水钻井液体系能否及时补充护胶剂,主要取决于盐水钻井液体系中盐 水的饱和与不饱和,当盐水钻井液体系饱和时易呈大粒沉降。需要加入大量的护 胶剂来维护性能。因为要钻的是永冻层厚度较大,根据国内外钻永冻层的技术现 状,结合日龙沟矿区的地层特点,决定使用饱和盐水钻井液体系。由于钻井液滤 液中Na+或C1-含量
5、达到饱和，盐水钻井液的热稳定性，阻止其永冻层的二次冻 结钻孔。另外由于饱和盐水钻井液具有很强的抑制性,当钻遇泥岩层时能够抑制 其膨胀、分散，保证井径规则、井径扩大率小、起下钻畅通、钻井速度高，能保 证固井质量合格。3、钻孔各孔段饱和盐水钻井液体系及护胶剂的维护矿区各钻孔永冻层都普遍存在。均为永冻层，此内孔段采用在泥浆中添加一 些工业用盐，饱和盐水的配制采用：膨润土+NaOH+工业用盐+护胶剂+水，配方 为：4%5%膨润土+0.1%氢氧化钠+4%NaCL+0.4%Na-MC，采用上述饱和盐水钻 进永冻层在日龙沟矿段多个钻孔获成功。维护：钻进过程中，为达到饱和盐水钻井液体系热稳定性，抑制黏土水化膨
6、 胀性能，要尽量保持Na-MC 2kg4kg充分利用好搅拌机，钻井过程中要不断加 入NaCL，不断用0.4% Na-MC控制钻井液滤失量，饱和盐水钻井液PH值易下 降，当PH值下降至7.5时，钻井液面有气泡时用1% NaOH水溶液提高PH值， 提高PH值至910。工程措施上每钻进2040m进行短程起下钻，以破坏泥岩段 缩径和砂层形成的厚泥饼。可循环饱和盐水钻井液体系应用效果分析： 减少钻机停钻时间，无钻杆、钻具冻结现象，大大提高了机械效率节约成本。通过对矿区ZK116-2孑L、ZK118-3钻孔和以前没有用饱和盐水钻井液体系和用饱 和盐水钻井液体系，对比ZK116-2平均机械钻速1.60m/h
7、，邻近对照孔ZK118-3 平均机械钻速1.13 m/h，用饱和盐水钻井液体系孔平均机械钻速明显提高，使用 饱和盐水钻井液体系成孔周期大大缩减。ZK116-2设计孔深300m用时10 天, 而ZK221-01设计孔深310m用时18天，ZK116-2终孔后电测井一次测完，而 ZK221-01 孔终孔后电测井无法进行。4、结论a. 在饱和盐水钻井液中优选用了护胶能力强、热稳定性好的Na-MC，其抗冻 结能力强、抑制效果好、携带能力强有利于永冻地层钻井。b. 饱和盐水钻井液体系满足了现场钻井要求，所用处理剂少，体系简单，易 维护。c. 井下无安全事故、起下钻畅通、电测下套管顺利。d. 于相邻的其它钻井商承包的同类型相比钻井周期缩短4.55d。5、结束语日龙沟矿区采取饱和盐水钻井液体系加添加剂的钻进，减少了钻机的停钻时 间，也杜绝了二次透孔的工艺，对永冻层的钻进难题得以解决，对于永冻层钻进 效益是比较明显，也降低了钻探成本，提高了钻进效率。参考文献：王世光 钻探工程北京地质出版社 1987鄢捷宁 钻井液工艺 北京石油大学出版社 2001
饱和盐水泥浆石永冻层中的功效
