国内外冲洗液技术研究与应用进展

在调研大量相关文献及报道的基础上,对近年来地质钻探冲洗液技术研究与应用进展进行了分类归纳总结。主要从新型造浆材料与泥浆处理剂、新型冲洗液体系2个方面进行了阐述,其中新型造浆材料与泥浆处理剂涉及造浆材料、强抑制剂、抗高温处理剂、堵漏材料、纳米级处理剂与天然高分子材料改性类处理剂;新型冲洗液体系包括成膜防塌无固相冲洗液、双聚防塌冲洗液及可循环泡沫冲洗液等。     

西岭勘查区海水冲洗液的研究与应用

西岭勘查区多数钻孔布置在海边,施工过程中,造浆用水为海水或海浸水。传统的淡水冲洗液体系在携带岩粉、润滑钻具、保护孔壁等方面效果不明显,甚至失效,影响了钻探施工的顺利进行。在传统冲洗液材料使用的基础上进行创新,引进新型海水抗盐冲洗液材料,研究了适合该矿区的海水冲洗液配方,使冲洗液体系性能提高,减少了安全隐患,提高了生产效率。     

地质钻探冲洗液数据库的研发

冲洗液技术是钻探领域关键技术之一，被誉为钻探的“血液”。随着信息技术的飞速发展，建立专业技术数据库成为提高冲洗液技术水平的新途径。全面系统总结地质钻探冲洗液技术研究成果、数据和应用案例，开发了国内首个地质钻探冲洗液数据库，为钻探技术人员提供针对复杂地层的冲洗液技术支撑。该数据库包括10个一级模块和39个二级模块，可实现冲洗液设计、辅助计算、技术资料查阅等功能，发布了冲洗液新材料、新体系、新工艺以及冲洗液的选型和设计等大量成果资料。该数据库已于2022年10月在中国地质调查局“地质云”平台面向互联网用户提供服务。     

蒟蒻冲洗液在水文钻探中的应用

水文钻探冲洗液除具备一般钻进所需的冲洗功用，保证钻进顺利安全外，还要求其不破坏含水层构造，不影响对水层的评价。尤其是第三纪和第四纪地层，采用粘土造浆或清水钻进自然造浆很难达到上述要求。蒟蒻冲洗液则比较适用于水文钻探，能满足上述要求。一、蒟蒻冲洗液的特性蒟蒻冲洗液不但有一定的粘性，能在孔壁上形成泥皮，保证钻进顺利，而且能在一定的时间内失去其粘性，使泥皮自动破坏而不污染、堵塞含水层。图1和图2是在室温条件下，蒟蒻冲洗液粘度及失水量变     

柴达木盆地石圈滩地区铀矿钻探冲洗液研究与应用

柴达木盆地石圈滩地区铀矿资源调查评价钻探中钻遇地层高压异常,0~600 m地层压力系数为1.25~1.4;地层易溶,含盐量最高达1.025%,钻孔资料较少,在钻探过程中经常出现卡钻、塌孔等严重孔内事故。通过对该区地层进行岩性特征分析,根据地层特点进行冲洗液造浆粘土与处理剂优选,提出了一套适用于该区地层的抗盐防塌冲洗液体系,该体系具有良好的抗盐防塌性能,主要表现为：表观粘度38 mPa·s、动切力16.4 Pa、API滤失量4~5 mL、泥皮厚度0.3~0.4 mm,薄且致密,护壁效果良好。有效解决了该地区施工盐膏层缩径、塌孔及高压异常条件下冲洗液失稳等难题,平均台月效率从729.76 m提升至1378.78 m,孔径扩大率从130%下降至19.4%,泥浆材料和用水成本从57.91元/m降至38.92元/m,在现场实际应用中取得了良好的经济效益,具有推广应用价值。     

植物胶冲洗液在寨上金矿区钻探中的应用

针对寨上金矿区钻探中存在的坍塌、缩径等钻孔护壁难题,在采用多种冲洗液无效的情况下,试验应用了植物胶低固相冲洗液,成功地解决了该矿区钻探钻孔护壁难题。分析了矿区钻探护壁困难的原因,介绍了冲洗液应用技术。     

西藏罗布莎科学钻孔冲洗液技术

通过西藏罗布莎科学钻孔施工过程冲洗液应用实践,结合现场试验室试验情况及实际生产过程中使用的泥浆类型、配方、性能特点、使用情况,总结出适合罗布莎铬铁矿区易坍塌、破碎、漏失、缩径等复杂地层钻探施工的冲洗液配方,并对不同类型冲洗液使用情况及存在的不足进行了阐述,对同一配方冲洗液在不同钻探工艺条件下使用所取得的不同效果做出了说明,为今后坍塌、破碎、漏失、缩径等复杂地层深部钻探的冲洗液配方选择提供了一些参考。     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔冲洗液研究

瓦斯抽采是煤矿安全开采、预防瓦斯事态的重要技术措施。相对常规地质钻孔,煤矿井下钻孔有其特殊性,对冲洗液的要求也更高。井下钻孔冲洗液产品应具有以下特性:良好的速溶性和分散性,优异的增黏性、润滑性及抑制性。在此基础上研选出井下钻孔冲洗液产品并与国外产品进行了对比,结果表明,所研选的产品与国外产品性能相当,可以满足煤矿井下钻孔冲洗液性能要求。     

小口径地质钻探用TGLW220×660型冲洗液离心机的研制

针对小口径地质钻探对小型化、轻型化、易搬迁冲洗液离心机市场需求,自主研制了TGLW220×660新型冲洗液离心机。该机具有体积小、质量轻、安装拆卸方便灵活、处理效果好、能耗低、易搬迁等特点。重点介绍了TGLW220×660型冲洗液离心机的整机结构、工作原理、性能特点和试验情况。     

地质岩心钻探冲洗液固控系统及配套工艺研究

针对地质岩心钻探用液动潜孔锤、孔底动力钻具等钻探新技术、新方法、新工艺和新工具对冲洗液性能的更高要求,并结合现场需求,研制了地质岩心钻探冲洗液固控系统。整个系统配置泥浆清洁器、离心机二级净化设备,满足地质岩心钻探工艺需求;系统采用模块化集成设计,具有较强的适应性,搬迁方便、安全可靠。     

PHP-CORESMART无固相冲洗液在风化煌斑岩地层中的应用

风化煌斑岩是一种水敏性不稳定地层,钻进过程中常常引起孔壁坍塌,造成卡埋钻等孔内事故。根据风化煌斑岩地层岩性特点及钻进时遇到的问题,对风化煌斑岩地层冲洗液护壁技术进行了大量的试验研究工作,研制了PHP-CORESMART无固相冲洗液。该冲洗液由PHP、Na-CMC和CORESMART等配制而成,是一种具有较强抑制性和成膜性的冲洗液体系,在九瑞矿集区风化煌斑岩地层中应用,取得了比较满意的技术经济效果。     

青海省冷湖镇钾矿资源调查评价项目冲洗液技术研究及应用

青海省冷湖镇钾矿资源调查评价项目要求对冷湖镇地区开展钾矿资源调查评价。青海省冷湖镇地区地层中含有大段石盐和石膏层,而且地层松散、压力系数大。针对该地区的特殊情况,研制了不分散抗盐防塌冲洗液。应用表明,该冲洗液具备较好的抗盐抗钙能力、防塌性和悬浮性,并且应根据地层压力系数不同来调节冲洗液的密度。     

固井冲洗液室内模拟评价方法研究

针对现有固井冲洗液评价方法对于油基钻井液冲洗情况评价存在不足的问题,运用环空壁面与改进装置内筒壁面处剪切速率相等的原理,研究出了一种适用于油基和水基钻井液条件的固井冲洗液室内评价新方法。室内模拟实验分析表明,该方法能更好地反映冲洗液的冲洗效率,并能模拟评价冲洗效率对固井第一或第二界面处胶结的影响情况。该方法操作方便,适用于油基和水基钻井液固井条件。     

无固相冲洗液在深溪锰矿施工中的应用

贵州深溪锰矿普(详)查区钻探钻遇较为复杂的水敏性地层、破碎性岩层,在合理选择好钻探设备、钻进参数和正确操作的前提下,选用PHP-GSP和GPLS植物胶两类无固相冲洗液,有效地预防了钻孔缩径、孔壁坍塌,降低了钻具与孔壁的摩擦阻力,从而达到了预防孔内事故的目的;同时还提高了机械钻速、减少了冲洗液材料运输量,提高了钻探经济效益;此外还具有环保等优点。介绍了PHP-GSP和GPLS植物胶无固相冲洗液的作用机理、配制方法及使用注意事项等。     

地质钻探过程中上返岩屑的组分研究

采用全俄石油钻进研究院提出的岩屑组分研究方法,分析了乌克兰顿巴斯矿区地质钻探过程中上返岩屑的组分研究结果,可为钻探冲洗液的选择提供理论依据。     

青藏高原复杂地层地质钻探低固相冲洗液试验研究

青藏高原由于地质条件的多样性,分布有松散破碎地层、高应力地层、断层破碎带等复杂地层,在地质钻探中经常遇到塌孔、漏浆、缩径、卡钻、埋钻等问题。同时配套使用的冲洗液形成的泥皮质量差、胶结能力较差、携岩粉能力较弱等不足。冲洗液的性能是实现复杂地层顺利钻进的关键。结合青藏高原复杂地层的地质特点,研发了低固相聚合物新型冲洗液,该冲洗液以钠质膨润土和微泡剂等外加剂为基础,具有流动性好、胶结性强、降失水量适中的特点,适宜在青藏高原复杂地层地质钻探中使用。     

松软煤系地层深孔绳索取心钻探实践

长春市高家窝棚—双泉眼矿区为松软煤系地层,采用绳索取心液动冲击回转钻进方法,选择加大钻孔孔壁与钻杆环状间隙的钻孔结构;经实验选择以粘土、共聚物、植物胶、铵盐、腐植酸钾、磺化沥青、聚丙烯酸钾等材料配制的冲洗液,并加强冲洗液的日常维护管理;配备离心式除泥机;套管丝扣连接处涂抹松香(粘结剂),并用薄钢板焊接补强丝扣连接处,防止套管脱扣等技术措施,成功地完成了2个深孔的钻孔施工,终孔深度分别为1112.45 m(ZK6405孔)和1359.95 m(ZK3201孔),岩心采取率达到100%,煤心样品没有燃烧破坏现象,较好地满足了地质的要求。     

无固相冲洗液在变质岩系复杂地层绳索取心钻进中的应用

辽宁省北镇市杜屯地区超大型石墨矿处于变质岩系中,在勘查过程中分析了该区变质岩系复杂地层的成因及特点,采用了绳索取心与无固相冲洗液钻进工艺,并分析了冲洗液对石墨岩矿层稳定性的影响,对冲洗液体系进行了优化,分析了冲洗液的护壁作用机理。同时对钻进过程中的技术应对措施进行了优化,解决了绳索取心钻进过程中钻杆结泥皮及技术套管的使用等问题,顺利地完成了矿床的勘探工作,取得了良好的技术经济成果。