第四講 鉆探?jīng)_洗液與護(hù)壁堵漏

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1、第四講鉆孔沖洗與護(hù)壁堵漏第一部分：鉆孔沖洗液一、沖洗液概述1、沖洗液的定義：用于鉆孔沖洗的液體和氣體，統(tǒng)稱為“沖洗介質(zhì)”，習(xí)慣上叫沖洗液。2、沖洗液的功用排除、攜帶和懸浮巖粉；冷卻鉆頭；潤滑鉆頭、鉆具，降低回轉(zhuǎn)阻力；保護(hù)孔壁，平衡地層壓力，防止塌孔、掉塊、漏失、井噴、超徑、縮徑等復(fù)雜情況具有良好的效果；軟化和破碎巖石；傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)孔底鉆具；保護(hù)巖礦心、傳遞孔內(nèi)信號(hào)。3、沖洗液的種類及適用條件①清水。適應(yīng)于穩(wěn)定地層鉆進(jìn)時(shí)的鉆孔沖洗。②泥漿。由粘土、水和處理劑共同組成的懸浮液和膠體溶液的混合物。適應(yīng)于復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)的鉆孔

2、沖洗與護(hù)壁。土為分散相，水為分散介質(zhì)。③乳狀液。兩種互不相溶的液體（如水和油）加入乳化劑后，經(jīng)強(qiáng)力攪拌而制成的穩(wěn)定的膠體的一種沖洗液，乳狀液具有良好的潤滑性能，有利于鉆具開高轉(zhuǎn)速。適應(yīng)于小口徑金剛石鉆進(jìn)穩(wěn)定地層時(shí)的鉆孔沖洗。④空氣。以壓縮空氣為鉆孔循環(huán)介質(zhì)。適應(yīng)于沙漠、干旱缺水、高山缺水、嚴(yán)重漏失地層和永凍層鉆進(jìn)時(shí)的鉆孔沖洗。⑤無固相沖洗液。由無機(jī)鹽和有機(jī)高分子（或聚合物）配制而成的，不含粘土或其它固相的沖洗液。適應(yīng)于裂隙發(fā)育、易坍塌和輕微膨脹的地層鉆進(jìn)時(shí)的鉆孔沖洗。⑥氣液混合液（泡沫沖洗液、低密度沖洗液）。通過泡沫劑

3、向水中充以氣形成穩(wěn)定的氣液混合體的沖洗液。適應(yīng)于低壓油層和水層、嚴(yán)重漏失和供水困難的地區(qū)以及寒冷冰凍地區(qū)鉆進(jìn)時(shí)鉆孔的沖洗護(hù)壁。⑦飽和鹽水沖洗液。鹽溶于水中形成的飽和鹽水沖洗液。適應(yīng)于鉆進(jìn)凍結(jié)巖層、巖鹽層及可溶性巖層鉆孔沖洗。4、鉆孔沖洗方式與地表循環(huán)系統(tǒng)①鉆孔沖洗方式②地表循環(huán)系統(tǒng)61A、組成：地表循環(huán)系統(tǒng)由水源箱（池）、水泵及吸水管、高壓膠管、循環(huán)槽、沉淀坑（池）等組成。B、作用：為了凈化沖洗液，即將沖洗液攜帶上來的巖粉、巖屑通過自然沉淀排除掉一部分。二、泥漿概論1、泥漿的基本概念：由粘土、水和化學(xué)處理劑共同組成的懸

4、浮液和膠體溶液的混合物。其中，粘土作為分散相（固相），水作為分散介質(zhì)（液相），組成固－液分散體系。2、造漿用粘土①粘土礦物的化學(xué)組成和粘土礦物的分類②粘土的帶電性：粘土顆粒表面帶有負(fù)電。③粘土的水化作用和水化分散：A、水化作用：粘土顆粒表面吸附水分子的狀態(tài)和能力稱為粘土的水化作用。B、水化分散：粘土吸水膨脹，分散成顆粒并穩(wěn)定在水中叫水化分散。粘土的水化分散過程就是造漿過程。C、水化作用對(duì)泥漿性能的影響：泥漿中粘土顆粒水化膜的厚薄，對(duì)泥漿的分散穩(wěn)定性、粘度、切力、失水量的大小有很大的影響。④粘土的吸附作用：在泥漿中，粘土

5、表面吸附處理劑分子（或離子）的現(xiàn)象，稱為粘土的吸附作用。化學(xué)處理劑通過在粘土顆粒表面的吸附作用，改變粘土表面的性質(zhì)，從而改變泥漿的性能。⑤粘土的預(yù)處理：為提高粘土顆粒的水化分散能力，用低價(jià)鈉離子把鈣離子交換出來，使鈣土轉(zhuǎn)型為鈉土的操作過程，叫粘土的預(yù)處理。⑥粘土的鑒定A、粘土的浸泡試驗(yàn)：將粘土試樣放入水中浸泡，易分崩剝落于水中，產(chǎn)生體積膨脹并進(jìn)一步分散成凝膠狀物的粘土為鈉質(zhì)膨潤土，水中不加強(qiáng)堿不能很好分散或分散但體積增加不大的粘土為鈣質(zhì)膨潤土。B、粘土的膨脹試驗(yàn)C、粘土的造漿試驗(yàn)：以每噸干粘土能配制多少立方合格泥漿作為

6、造漿率單位，即m3/T土。優(yōu)質(zhì)鈉膨潤土造漿率可達(dá)15m3/T土，劣質(zhì)粘土的造漿率僅有3m3/T土。⑦粘土的野外簡易鑒定方法61A、看：細(xì)膩者為優(yōu)質(zhì)土，粗糙者為劣質(zhì)土。優(yōu)質(zhì)土具有淺灰色、淺肉紅色、白色或淺藍(lán)色；B、捏：濕的土塊，可塑性強(qiáng)者好，手捏時(shí)滑而無砂感者好，否則差；C、切：用小刀切開土塊，切口有油脂光澤者好，否則差；D、嘗：放在嘴里嚼，粘牙者好，有砂子感覺者差；E、泡：好的粘土用水浸泡能形成混濁的懸浮液；F、查：優(yōu)質(zhì)粘土大多集中在侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)和新生代。3、配漿用水①水中可溶鹽的種類和含量、高價(jià)陽離子或過多低價(jià)陽離

7、子都會(huì)使粘土水化減弱，使泥漿穩(wěn)定性下降。②總礦化度：水中可溶性固體含量的指標(biāo)，單位為g/L。③水的硬度：指水中鈣、鎂離子及其它雜質(zhì)的含量，單位為mg當(dāng)量/升水。4、泥漿的穩(wěn)定性①泥漿穩(wěn)定性的概念：粘土顆粒的分散或凝聚、穩(wěn)定或不穩(wěn)定，是泥漿體系內(nèi)部存在的一對(duì)主要矛盾。泥漿分散系若能長久保持其分散狀態(tài)，各微粒處于均勻懸浮狀態(tài)而不被破壞，就稱其為具有穩(wěn)定性，它包含沉降穩(wěn)定性和聚結(jié)穩(wěn)定性兩層含義。②泥漿的沉降穩(wěn)定性（也稱動(dòng)力穩(wěn)定性）：指在重力作用下泥漿中的固體顆粒是否容易下沉的性質(zhì)。泥漿中固相顆粒（包括粘土、巖粉、巖屑等）的沉

8、降決定于其重力和阻力的關(guān)系。當(dāng)重力占優(yōu)勢時(shí)，就表現(xiàn)為顆粒的下沉；當(dāng)阻力大于重力時(shí)，則表現(xiàn)為顆粒的懸浮。泥漿中粘土顆粒的大小、形狀不同，產(chǎn)生沉降時(shí)的阻力不同；同時(shí)，粘土顆粒之間還能形成一定強(qiáng)度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)沉降穩(wěn)定性也有較大的影響。③泥漿的聚結(jié)穩(wěn)定性：指泥漿中的固體顆粒是否易于自動(dòng)降低分散度而粘結(jié)變大的性質(zhì)。粘土顆粒聚結(jié)與否，取決于