基于地质钻探工程的钻井泥浆设计与配置
泥浆的设计与配制
泥浆的设计与配制泥浆是一种常用的工程应用材料，广泛用于地质勘探、隧道工程、石油钻井、基础工程等领域。
泥浆的设计与配制对工程的顺利进行和安全生产具有重要意义。
本文将从泥浆的设计要求、泥浆的主要组成、泥浆的配制工艺等方面进行论述。
首先是泥浆的设计要求。
泥浆的设计要求就是根据工程需要确定泥浆的性质和参数，以满足工程施工的要求和安全要求。
泥浆的设计要求包括泥浆的稳定性、密度控制、流变性、过滤失水和颗粒物分布等。
稳定性是指泥浆在施工过程中保持其均匀混合状态的能力，防止泥浆产生沉降现象。
密度控制是指控制泥浆的密度在一定范围内，以满足工程施工的需求。
流变性是指泥浆的流动特性，包括黏度、剪切率和塑性指数等。
过滤失水是指泥浆中的水分透过过滤介质流失的能力。
颗粒物分布是指泥浆中颗粒物的分布情况，包括颗粒物的类型、浓度和粒径分布。
其次是泥浆的主要组成。
泥浆的主要组成包括基础液相、固相和其他添加剂。
基础液相是泥浆的主要成分，通常使用水或其他液体作为泥浆的基础液相。
固相是指泥浆中的固体物质，包括钻井液中的钻屑、岩屑、黏土和其他固体颗粒等。
其他添加剂是指向泥浆中加入的一些特殊成分，如增稠剂、泡沫剂、降粘剂等，以改变泥浆的性质和参数。
最后是泥浆的配制工艺。
泥浆的配制工艺是指根据泥浆设计要求，通过一系列工艺流程将各种成分按照一定比例添加、搅拌和混合，最终得到满足工程要求的泥浆。
泥浆的配制工艺主要包括原料处理、成分混合、添加剂调整、搅拌和维持等几个步骤。
原料处理是指对泥浆中的各种原料进行处理，如钻屑的筛分、黏土的分离和液相的处理等。
成分混合是指将各种成分按照一定比例加入到搅拌槽或装置中，并进行混合搅拌，使其均匀分布。
添加剂调整是指根据泥浆的实际情况，对添加剂的种类和用量进行调整，以满足设计要求。
搅拌是指对泥浆进行搅拌，以保持其均匀混合状态。
维持是指在泥浆使用过程中，对泥浆的监测和维护，包括泥浆密度的控制，颗粒物的去除和泥浆性质的调整等。
钻探施工中泥浆的使用探究
钻探施工中泥浆的使用探究摘要：钻探施工中，泥浆的使用与管理是保证钻探施工顺利进行的关键。
制浆材料、泥浆处理剂的选用和配比直接关系到泥浆性能的优劣和效能的发挥。
文章分析了各种常用制浆材料及化学处理剂的性能以及在泥浆中所起的作用,阐述了在钻探施工中泥浆的调制方法和管理原则,为钻探施工中泥浆的使用管理提供了借鉴经验。
关键词：钻探施工泥浆使用泥浆是由水和细黏土组成的、具有乳浆稠度并用于注浆成形的一种混合物。
在钻探施工中，为了稳定孔壁，通常采用泥浆护壁的方式保证孔壁不坍塌。
另外，泥浆具有良好的携渣能力，可有效减少孔底淤积物的形成，减小混凝土流动阻力等。
同时，泥浆随着钻头钻入井下的过程还可冷却钻头、固着井壁并将岩屑带到地面的作用。
泥浆质量的好坏严重影响到钻探施工的质量。
1制作泥浆的材料对于制作泥浆材料的选择，我们主要分以下几方面：（1）水。
制作泥浆的水最好是自来水，但是由于钻探施工的场地通常位于田野或者山区，全部采用自来水是不现实的。
因而，我们要求所选的水只要钙离子的浓度不大于1*10-3，钠离子的浓度不大于5*10-4且酸碱浓度为中性的水即可。
但是如果选用的水含有大量的盐类，如海水，或者性质不好的地下水，那么容易造成性能指标不达标、稳定性差的泥浆。
（2）黏土。
黏土的性能和质量对泥浆性能以及泥浆处理剂的使用效果有很大影响。
黏土的分类很多，根据钻孔的深度和地质情况的不同，通常分为普通粘土泥浆和油田泥浆。
应根据不同场合选用合适的黏土，如正常情况下一般选用水化性强、吸附性好的膨润土。
在野外钻探施工中选择优质黏土的方法为：第一，应有良好的抗剪性，干燥后其后边棱应尖锐有力。
第二，切开黏土，切面应紧致有光泽。
第三，加水搅拌均匀后可制成塑性好的泥条，而且粘在手上不易清洗下去。
第四，吸水性好。
（3）泥浆处理剂。
现在流行于市场泥浆处理剂的种类繁多，按其作用可分为加重剂、降黏剂以及增黏降失水剂等。
我们应根据使用经济、性能可靠的原则选用合适的泥浆处理剂，下面针对不同的泥浆处理剂作详细阐述：加重剂通常用于涌水钻孔压涌处理，我们需要将适量重晶石粉混合到泥浆中，用于提高密度、黏度以及凝胶浓度等。
钻探施工中泥浆的应用研究
钻探施工中泥浆的应用研究钻探施工是地质勘探、矿产资源开发等行业中常见的一项工作，而泥浆则是钻探施工中重要的辅助材料。
泥浆的应用研究对于提高钻探工作的效率和安全性具有重要意义。
本文将从泥浆的配方、性能和应用等方面展开研究，以期为钻探施工中泥浆的应用提供参考。
一、泥浆配方泥浆的配方是指根据钻探工作的需要，选择适当的原料并按一定比例配制出泥浆。
泥浆的配方通常包括固相、液相和添加剂三个部分。
（一）固相泥浆的固相是指固体颗粒的成分。
常见的固相有黏土、碳酸盐矿物、铁矿石等。
黏土是最常用的固相，其具有良好的黏结性和涂覆性，能够对井壁形成保护膜，防止井壁塌陷。
而碳酸盐矿物和铁矿石则具有重庆斜坡的特点，可用于制备重液泥浆，提高钻孔的稳定性。
（二）液相泥浆的液相是指泥浆中液体的成分。
常用的液相有水、油和混合液。
水是最常用的液相，它是主要的分散介质，能够悬浮固相颗粒，提高泥浆的流动性。
油是一种重液，可以增加泥浆的密度和稠度，用于解决钻井中的临界泥浆重量问题。
混合液是水和油的混合物，具备了两者的优点，用于特殊工况下的钻井。
（三）添加剂泥浆的添加剂是指用于改变泥浆性能的化学品。
添加剂可以分为增稠剂、分散剂、减水剂等。
增稠剂可以增加泥浆的黏度，提高悬浮效果，防止固相沉淀。
分散剂可以降低固相粘结力，使颗粒悬浮更加稳定。
减水剂可以改变泥浆的流变性能，提高泥浆流动的效率。
二、泥浆性能泥浆的性能是指泥浆在钻探施工中，表现出的一些物理和化学性质，包括流变性、稳定性和粘度等。
（一）流变性泥浆的流变性是指泥浆在外力作用下的流动特性。
泥浆的流变性通常通过流变学性质进行表征，包括剪切应力-剪切速率关系、奇异流变学模型和流变参数等。
泥浆的流变性对钻探施工具有重要影响，合理的流变性能可以保证泥浆在井眼中的流动和清洁效果。
（二）稳定性泥浆的稳定性是指泥浆在钻探作业中的稳定性能。
稳定性包括井壁稳定性和泥浆稳定性两个方面。
井壁稳定性是指泥浆对井壁形成的保护膜，能够防止井壁塌陷和井眼尺寸失稳。
基于地质钻探工程的钻井泥浆设计与配置
中 国矿 业 大学 出版 社 ，０ ５ 张均仿 ． 无线电磁波坑透探测技术 的应用． 煤炭
技 术 ，０ ５ ２ （１ ） １ １ ０ ． ２ ０ ， ４ ２ ：０ —１２
科技学 院地质工程专业 ， 双矿集团新安煤矿， 工程师 。
很 高的准确率 ， 是煤 矿生 产 中较 为 可靠 的物探 手段 。 今后还需通过大量 实践 ， 结合各 井 田及巷 道揭露 的实 际资料 ， 不断总结经 验 ， 使坑透成 果更加 准确 可靠 ， 为 矿井安全合理生产提供可靠的地质资料 。 参考文献 ：
［］李文峰． 线 电波透视 法地 质效果 影 响因素分 析． ３ 无 河北 煤炭 ，
２ｏ ０ ８，３： ４—３ ． ３ ５
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用． 工程地球物理学报 ，０ ５ ２ ） １５—１０ ２０ ， （３ ：８ ９． ［ ］王琦． ５ 层析成 像在巷道无线 电波透视法中的应用． 中国矿业大学 学报 ，０ ３ ３ （５ ：７ ２ ０ ， ２ ）５ ９—５ ２ ８．
例如在钻碴粗大4增加比重加土或重晶石量的计算及井壁松散的地层中例如施工大口径瓦斯排放钻配制加重泥浆时加重lm泥浆所需加重剂的重孔泥浆的粘度和切力等流变性指标成为设计重点
１６ ０
童瞧晨 科技
２ ０ 第１ ０ 年 期 １
基 于地 质 钻探 工 程 的钻 井 泥浆设 计 与 配置
程 金 宏
（ 双矿 集 团新 安 煤矿 ， 龙 江 双 鸭 山 黑 １ ５０ ） ５ １０
漏失较小的硬岩钻进的泥浆 ， 简称硬岩钻进 泥浆 ； 于 用 异常低压或异 常高压地层 的低 比重泥浆或 加重泥 浆 ； 用于超深井 、 地热井等 高温条件下的抗高温泥浆 。 配制泥浆用的基本 液体是水 或油 ， 别称为 水基 分 泥浆与油基泥浆。大部分钻井场合下 ， 使用成本较低 ，
浅议煤田钻探中泥浆的配制与调整
浅议煤田钻探中泥浆的配制与调整煤田钻探中，泥浆是必不可少的重要物质之一，主要用于进行井孔修建和岩芯取样，以及对煤层和围岩等地层进行钻进液力清洗、承载管壁和冷却钻头等作用的液体。
泥浆是由不同比例的水、粘土、稳定剂、化学添加剂以及其它辅料形成的混合物。
在钻探过程中，泥浆不仅要具有一定的防止渗透和稳定井壁的能力，还必须具有一定的透明性、粘度、流动性以及清洁度等特性。
泥浆的基础配方主要是由水、粘土、稳定剂、化学添加剂组成，其中水是泥浆的主要成分，粘土是直接造成泥浆粘度的成分，而稳定剂则是增加泥浆质量和稳定泥浆的重要成分。
为此，泥浆配制时一定要精准和合理，必须根据煤田地质条件、井径、岩层性质、钻头类型、钻进速度、钻进深度等因素，制定精确的泥浆配方。
泥浆的密度、黏度、润滑性、过滤性、稳定性等方面的调整，也需要根据实际情况和变化进行及时调整和掌握。
泥浆的配制与调整是一个非常繁琐和复杂的过程，主要涉及到以下方面：1. 水源问题泥浆的主要成分是水，因此水的选择、水源的选择和进水的方式等都非常重要。
为了保证泥浆的性能和质量，必须选择水质清洁、PH值中性以及硬度低的水源。
在选定的水源中，还需要对原水进行处理，去掉其中的杂质、沉淀物和胶质物等。
2. 选择粘土在泥浆配制的过程中，粘土是非常重要的一种成分。
不同的地区和不同的地质条件下，粘土成分也会存在差异。
为了保证泥浆的稳定性和黏度，必须选用质量优良的粘土，并加以有效的调整和优化。
3. 控制泥浆的密度在钻探过程中，泥浆的密度也是非常重要的一个参数。
泥浆密度的过低会导致井下压力不够，影响钻探进程；而密度过高则会导致井下压力变大，影响岩心的采集。
为此，泥浆密度的调整需要根据地层情况、孔隙水压、井深以及其他因素动态变化。
4. 稳定剂的选择和使用稳定剂是泥浆中的主要添加剂，主要作用是增加泥浆稳定性和质量。
在使用稳定剂的过程中，需要严格控制剂量，并尽量避免出现剂量不足或过量的情况。
钻孔桩泥浆方案
钻孔桩泥浆方案引言钻孔桩是一种常见的地基工程施工技术，使用钻机在地下进行钻孔，然后将泥浆注入钻孔以支撑周围的土壤并稳定钻孔。
钻孔桩泥浆方案是确定泥浆配比和使用方法的重要步骤，对于保证施工质量和工程安全至关重要。
本文将介绍钻孔桩泥浆方案的基本要素和实施步骤。
一、泥浆配比泥浆配比是钻孔桩泥浆方案中的核心要素之一。
它涉及到泥浆的稠度、密度、黏土含量、PH值等参数的确定。
根据具体的工程要求和地质情况，可以选择不同配比的泥浆，以满足钻孔和施工的需要。
在泥浆配比中，需要考虑的参数包括：1. 稠度：稠度是指泥浆的黏度和流动性，它与钻孔的直径和土壤的类型有关。
一般情况下，钻孔直径较小的需要较高的稠度，而土壤类型较黏性的也需要较高的稠度。
2. 密度：密度是指泥浆的重量浓度，它影响着泥浆的稳定性和支撑能力。
密度的选择应综合考虑钻孔深度、土壤类型和施工要求等因素。
3. 黏土含量：泥浆中的黏土含量影响着泥浆的稳定性和粘结性。
根据具体的土壤类型和工程要求，泥浆中的黏土含量应在一定范围内进行调节。
4. PH值：PH值是指泥浆的酸碱性，它对钻孔和土壤有一定的影响。
一般而言，PH值应保持在中性或稍微偏碱的范围内。
二、泥浆准备和使用步骤确定了泥浆配比后，接下来就需要进行泥浆的准备和使用。
以下是一般的泥浆准备和使用步骤：1. 准备泥浆原料：根据泥浆配比，准备好适量的水、黏土和其他添加剂。
水可以使用清洁的自来水或清洁的井水。
2. 混合泥浆：将水和黏土以一定的比例倒入泥浆搅拌桶或搅拌槽中，进行充分的搅拌。
在搅拌的过程中，可以适量添加其他的添加剂，如增稠剂、抗塌剂等。
3. 调节泥浆参数：根据实际情况，可以适当调节泥浆的稠度、密度和其他参数。
调节时需要进行实地测试，确保泥浆参数的符合要求。
4. 运输和使用：将调节好的泥浆装入泥浆车或泵送设备，并运输到施工现场。
在使用时，根据施工需要，将泥浆注入钻孔中，确保钻孔的稳定和土壤的支撑。
三、泥浆质量控制为了保证钻孔桩泥浆方案的质量和施工效果，需要进行泥浆质量的控制。
泥浆的配置方法范文
泥浆的配置方法范文泥浆是一种由水和固体颗粒混合而成的浆状物质，广泛应用于建筑、石油、地质等领域。
泥浆的配制方法对于确保泥浆的性能和稳定性至关重要。
下面将详细介绍泥浆的常见配制方法。
一、配方设计泥浆的配方设计是根据具体使用要求和固体颗粒的特性来确定的。
根据工程需要，选择合适的水质、添加剂、悬浮剂和润滑剂等。
1.水质选择：水质的选择与固体颗粒的性质和环境条件有关。
一般情况下，可优先选择清洁无污染的天然水源，如地下水或河水。
若无法使用天然水源，可采用淡水或净化水。
对于一些特殊需求的工程，可以使用化学处理后的水质。
2.添加剂选择：添加剂的选择取决于泥浆的具体用途和固体颗粒的特性。
比如，在钻井中，可添加一些稳定剂、防水剂等等以提高泥浆的性能。
3.悬浮剂选择：悬浮剂用于增加泥浆中固体颗粒的悬浮性，避免颗粒沉淀。
常见的悬浮剂有黏土、粉状悬浮剂等。
根据颗粒特性选择合适的悬浮剂。
4.润滑剂选择：润滑剂用于减少固体颗粒之间的摩擦，提高泥浆的润滑性和流动性。
常见的润滑剂有亲水性、植物油、合成油等。
二、泥浆的配制步骤1.清洗设备：清洗钻场设备，将已有的泥浆流出，确保设备清洁。
2.测量固体颗粒浓度：使用天平来测量固体颗粒的质量。
根据所需泥浆的浓度要求来确定固体颗粒的质量。
3.加水混合：按照配方设计，将所需的水加入一个配制容器中。
然后，逐步将固体颗粒加入到水中，边搅拌边加入，以防止固体颗粒结块。
4.搅拌：使用搅拌器搅拌混合，确保水和固体颗粒均匀混合。
搅拌时间要足够长，以确保颗粒充分分散。
5.调整性能：根据需要，可添加适量的添加剂、悬浮剂和润滑剂，以调整泥浆的性能。
6.测试：配制好的泥浆需要进行性能测试，包括密度、黏度、粒径等。
根据测试结果，可以进行进一步的调整，以确保泥浆的性能满足要求。
7.维护：泥浆在使用过程中会发生变化，需要进行定期维护和调整。
可以通过添加水、添加剂等进行调整，以满足工作需求。
三、注意事项1.定期检查水质和固体颗粒的状态，确保泥浆的质量稳定。
钻探施工中泥浆的应用研究
钻探施工中泥浆的应用研究钻探施工中泥浆是一种重要的钻井液，用于降低钻头的磨损、冷却钻头、清除产生的破碎物，同时还能带走钻屑，以保证钻井作业的高效、稳定、安全。
因此，对泥浆的应用进行研究，不仅可以提高钻井作业效率，还可以优化钻井液的配比，提高钻井质量。
一、泥浆的成分及作用1.水相：泥浆的主要成分是水相，通常采用淡水或海水作为水相。
水相中主要添加一些助剂，如碱性物质、乳化剂、蚀刻剂等，以调节水的pH值和表面张力，增加泥浆的黏度。
2.固相：固相是钻井液中的重要成分，它主要是用一些防护盐和粘土矿物（如高岭土、滑石、膨润土等）组成。
固相除了填充钻孔壁和支撑钻井壁外，还具有防漏、减阻、控制井壁稳定等作用。
3.油相：油相主要用于增加泥浆的密度，通常采用柴油、矿物油等油类物质，常用于深井、高井温的场合中，可有效提高泥浆的密度和降低钻头的磨损。
4.其他：在泥浆中还可以添加一些填料、聚合物、泡沫剂等物质，以满足特定的工作要求。
二、泥浆的性能要求1.黏度和流变性能：泥浆的黏度和流变性能（塑性、黏弹性等）是评价泥浆性能的重要指标，通常通过黏度仪、旋转流变计等设备测定。
2.密度和比重：泥浆的密度越高，可以使其在深井或高温井中更加稳定，同时也能防止井漏等问题。
3.过滤性：泥浆过滤性指泥浆在井壁与泥层之间的渗透性，防止井漏、控制钻井过程中杂质的进入，保持井壁和井筒的稳定性。
4.抑制性：泥浆应该具有一定的岩石抑制性，以避免钻井过程中因为钻头卡住而影响钻井质量。
1.泥浆的调配比例优化：钻井现场调配泥浆时，需要根据不同地质情况和工艺要求，精细计算泥浆中各种组分比例，并进行严格控制，确保泥浆满足工艺要求。
目前，研究人员借助计算机模拟技术，对泥浆的调配比例进行优化研究，提高调配效率和质量，同时降低成本。
2.泥浆的改性：泥浆的改性是通过添加一些特定的聚合物、表面活性剂等改变泥浆的性质，以使其更加符合特定的工艺要求。
例如，在低温环境下，添加一些润滑剂可以提高泥浆的黏度，增加其对井壁的止漏效果。
泥浆配比资料
泥浆配比资料泥浆配比资料是指在钻井作业中，根据井口地层条件和钻井液性能要求，确定钻井液的配比参数和配方。
泥浆配比资料包括泥浆密度、固相含量、液相含量、添加剂类型和用量等相关信息。
下面是一份标准格式的泥浆配比资料，供参考：1. 井号：XYZ-0012. 井口地层描述：- 井深：5000米- 地层类型：砂岩、页岩、泥岩- 地层温度：100°C- 地层压力：20 MPa3. 钻井液性能要求：- 泥浆密度：1.2 g/cm³- pH 值：9.5- 粘度：45 s- 液相含量：70%- 固相含量：30%- 钻井液滤失量：≤10 mL/30 min- 钻井液剪切强度：≥30 s-14. 钻井液配方：- 基础液体：水- 加入剂类型及用量：- 调整剂：石灰 10 kg/m³- 胶凝剂：聚合物 5 kg/m³- 分散剂：亲水性聚合物 2 kg/m³- 黏土稳定剂：磷酸盐 3 kg/m³- 抑制剂：钾盐 8 kg/m³- 防腐剂：甲酚 0.5 kg/m³- 防膨剂：硫酸铵 5 kg/m³- pH 调节剂：氢氧化钠 2 kg/m³- 搅拌方式：机械搅拌- 搅拌时间：30 min5. 配方计算：- 泥浆密度计算公式：泥浆密度 = （固相含量 ×固相密度 + 液相含量 ×液相密度）/（固相含量 + 液相含量）- 固相含量 = 30%- 固相密度 = 2.5 g/cm³- 液相含量 = 70%- 液相密度 = 1 g/cm³- 泥浆密度 = （0.3 × 2.5 + 0.7 × 1）/（0.3 + 0.7）= 1.2 g/cm³6. 检测方法：- 泥浆密度：重力法- pH 值：酸碱度计- 粘度：转数法- 液相含量：分量法- 固相含量：分量法- 钻井液滤失量：API滤失仪- 钻井液剪切强度：旋转式剪切仪7. 检测频率：- 泥浆密度：每班次检测一次- pH 值：每班次检测一次- 粘度：每班次检测一次- 液相含量：每班次检测一次- 固相含量：每班次检测一次- 钻井液滤失量：每班次检测一次- 钻井液剪切强度：每班次检测一次以上是一份标准格式的泥浆配比资料，其中包括了井口地层描述、钻井液性能要求、钻井液配方、配方计算、检测方法和检测频率等详细信息。
井钻探工程技术中的泥浆设计及配制计算
其 中钻 孔 内泥 浆 量 为 ：
Ｖ｜ 订ｄ ｈ ： ３
‘
４
式 中： ： ｄ 钻孔直径。 ４２ 粘土粉用量计算 ． 配制 １ ｍ 体积的泥浆所需粘 土重量 ｑ按 以下过程推导计算 ：
Ⅱ：
‘ ｒｌ —ｒ
×１ ０ ００
式 中： ： 土的比重 ，． ２ ； 泥浆 的比重 ； 水的比重 。 粘 ２ ～ ． ： ６ ８ ： ４３ 配浆用水量计算 －
３ 泥 浆的 配 制
配制泥浆用 的基本液体是水或油， 分别称为水基泥浆与油基泥浆 。 大部分钻井场合下 ， 使用成本较低 ， 配制方便 的水基泥浆 。 从粘土在泥浆 中的分散程度来看 ，又可将水基泥浆划分为细分散 淡水泥浆 、 散抑 制性泥浆和不分 散低固相 泥浆 。 粗分 １ 细分散淡水泥浆是靠粘土在水中高度分散得到的 ， ． １ 是泥浆 的早期 类型 。 泥浆中的含盐量小于 １ ， ％ 含钙量小 于 １０ ｐ 不含抑制性高聚 ２ ｐ ｍ， 物。 其组成除粘土 、 碳酸钠 和水外 ， 了满足钻井需要 ， 为 往往还加有降失 水剂和防絮凝剂 （ 稀释剂 ）。 依所加处理剂的不同 ， 可有铁铬盐泥浆 、 木 质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆等。 １ 粗分散 抑制性 泥浆是在细分散 泥浆 的基础 上 ，加 入无机 聚结剂 ， ． ２ 使粘土颗粒适度变粗 ， 同时加入 有机护胶处理剂而形成。 它对井壁岩土 的分散有抑制作用 ， 自身抗侵能力强而且性 能稳 定 、 流动性好 、 钻进效 率高 ， 在钻井工程 中得到广泛 的应用 。这类泥浆的含盐或含钙 量较 高 ， 具体又分为钙处理泥浆（ 含钙量大于 １０ ｇＬ 如石灰泥浆 、 膏泥浆 、 ２ｍ／， 石 氯化钙泥浆 ）、 盐水泥浆 （ 盐量大于 ｌ ， 含 ％ 如盐水泥浆 、 水泥浆 、 海 饱 和盐水泥浆 ） 和钾基泥浆 （ Ｃ 含量大 于 ｌ ）。 Ｋ１ ％ １ 不分散低固相泥浆是较新型的泥浆体 系。 固相是指泥浆体系中 ． ３ 低 的固相 含量 （ 浆粘土和钻碴 等所 有固相 ） 造 按体积计不超 过 ４ ， ％ 由此 使得机械钻速提高 ， 尤其是在硬岩钻 进中效果更为 明显 ； 谓不分散 ， 所 有 ３层含义 ：１粘土颗粒因高聚物存在而变得较粗 。２ 对进入泥浆体 ） ） 系的岩屑起絮凝作用 ， 不使其分散 ， 利于除碴净化泥浆 。３ 对井壁不起 ） 分散作用而起抑制保护作用 。 目前 ， 这种泥浆已成为钻井部 门使用 的主 要泥浆类型。
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只占泥浆总体积的 0. 1% ～1%。具体数值由不同的
配方决定 。值得注意的是要澄清处理剂的加量单位 ,
粉剂一般是以单位体积泥浆中加入的重量来计 ,而液
剂则是以单位体积泥浆中加入的体积量来计 。在一些
特殊情况下 ,还有以单位粘土粉重量中加入多少处理
剂来计算 。
4 泥浆材料用量计算
( 1) 泥浆总体积的计算 。所需泥浆总量 V 是钻孔
1 泥浆的分类
钻探泥浆按适用条件可以分为 :用于沙层 、砾卵石 层 、破碎带等机械性分散等地层的泥浆 ,简称松散层泥 浆 ;用于土层 、泥岩 、页岩等水敏性地层的抑制性泥浆 , 简称水敏抑制性泥浆 ;用于岩盐 、钾盐 、天然碱等水溶 性地层的泥浆 ,简称水溶抑制性泥浆 ;用于较为稳定 、 漏失较小的硬岩钻进的泥浆 ,简称硬岩钻进泥浆 ;用于 异常低压或异常高压地层的低比重泥浆或加重泥浆 ; 用于超深井 、地热井等高温条件下的抗高温泥浆 。
γ 2
%泥浆的比重 ;
γ 3
%水的比重 。
( 3)配浆用水量计算 。
配制 1m3 体积的泥浆所需水量 Vw 为 :
Vw
=
1000
-
q γ
( 4)增加比重加土 (或重晶石 )量的计算
配制加重泥浆时 , 加重 1m3 泥浆所需加重剂的重
量 W为:
W
γ =B
(γ2
γ B
-
-
γ 0
γ 2
)
式中 :γB %加重剂的比重 ;
γ 2
%加重泥浆的比重 ;
γ 0
%原浆的比重 。
( 5)降低泥浆比重所需加水量 x
x
= V1
/ (γ1 ′- γ2
γ 2
′- γ3
′)
式中 : V1 %原浆体积 , m3 ;
γ 1
′%原浆比重
;
γ 2
′%加水稀释后的泥浆比重
。
( 6)泥浆处理剂的用量计算 。
总的来看 ,处理剂在泥浆中的加量较少 ,体积一般
各种钻进情况下的钻进目的 、地层特点 、钻进工艺 方法等差异甚大 ,因而对钻井泥浆性能等有明显的不 同的要求 ,设计重点也因此而不同 。例如 ,在钻碴粗大 及井壁松散的地层中 (例如施工大口径瓦斯排放钻 孔 ) ,泥浆的粘度和切力等流变性指标成为设计重点 ; 在稳定的坚硬岩中钻进 ,泥浆设计的重点是针对钻头 的冷却和钻具的润滑 ,而此时护壁和排粉等则处于次 要位置 。又如在遇水膨胀塌孔的地层中钻进 ,泥浆的 设计重点则应放在降失水护壁上 ;在对压力敏感的地 层中 ,泥浆的重度设计又显得尤为重要 。因此 ,针对特 定的钻进情况 ,在全面设计中找出相应的设计要点 ,是 做好泥浆设计的关键所在 。
( 3)不分散低固相泥浆是较新型的泥浆体系 。低 固相是指泥浆体系中的固相含量 (造浆粘土和钻碴等 所有固相 )按体积计不超过 4% ,由此使得机械钻速提 高 ,尤其是在硬岩钻进中效果更为明显 ; 所谓不分散 , 有 3层含义 : ①粘土颗粒因高聚物存在而变得较粗 。 ②对进入泥浆体系的岩屑起絮凝作用 ,不使其分散 ,利 于除碴净化泥浆 。③对井壁不起分散作用而起抑制保 护作用 。目前 ,这种泥浆已成为钻井部门使用的主要 泥浆类型 。
2008, 3: 34 - 35. [ 4 ] 邱增强 ,刘志新. 无线电波透视法在探测隐伏导含水构造中的应 用. 工程地球物理学报 , 2005, 2 ( 3) : 185 - 190. [ 5 ] 王琦. 层析成像在巷道无线电波透视法中的应用. 中国矿业大学 学报 , 2003, 32 ( 5) : 579 - 582.
内泥浆量 V1、地表循环净化系统泥浆量 V2、漏失及其 它损耗量 V3 的总和 :
V =V1 +V2 +V3
其中钻孔内泥浆量为 : V1
=
1πD3 h 4
参考文献 :
[ 1 ]本书编写组 :地质与泥浆典型实例解释 》,北京 ,石油工业出版社
, 1986. 10 [ 2 ]崔树清等 :《钻井地质 》,天津 ,天津大学出版社 , 2002. 6 [ 3 ]王定武 、王运泉 :煤田地质与勘探方法 ,徐州 ,中国矿业大学出版 社 , 2005. 2
作用 ,自身抗侵能力强而且性能稳定 、流动性好钻进效 率高 ,在钻井工程中得到广泛的应用 。这类泥浆的含 盐或含钙量较高 ,具体又分为钙处理泥浆 (含钙量大于 120mg/L ,如石灰泥浆 、石膏泥浆 、氯化钙泥浆 ) 、盐水 泥浆 (含盐量大于 1% ,如盐水泥浆 、海水泥浆 、饱和盐 水泥浆 )和钾基泥浆 ( KCl含量大于 1% ) 。
( 1)按平衡地层压力的要求计算泥浆的重度 ν。
即ν h
=
PC
或
ν h
= P0。 PC 、P0 分别为井深
h 处的地层侧
压力和地层空隙流体压力 。那么 ,究竟是按 PC 还是按
P0 计算 ,要视实际情况下平衡哪一种压力更为重要来
定 。如果两者都需要平衡 ,就应该分别计算出两种结
很高的准确率 , 是煤矿生产中较为可靠的物探手段 。 今后还需通过大量实践 ,结合各井田及巷道揭露的实 际资料 ,不断总结经验 ,使坑透成果更加准确可靠 ,为 矿井安全合理生产提供可靠的地质资料 。
配制泥浆用的基本液体是水或油 ,分别称为水基 泥浆与油基泥浆 。大部分钻井场合下 ,使用成本较低 , 配制方便的水基泥浆 。
从粘土在泥浆中的分散程度来看 ,又可将水基泥 浆划分为细分散淡水泥浆 、粗分散抑制性泥浆和不分 散低固相泥浆 。
( 1)细分散淡水泥浆是靠粘土在水中高度分散得 到的 ,是泥浆的早期类型 。泥浆中的含盐量小于 1% , 含钙量小于 120ppm ,不含抑制性高聚物 。其组成除粘 土 、碳酸钠和水外 ,为了满足钻井需要 ,往往还加有降 失水剂和防絮凝剂 (稀释剂 ) 。依所加处理剂的不同 , 可有铁铬盐泥浆 、木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆等 。
为使泥浆有较好的性能 ,用粘土粉配得的泥浆最 好在储浆池中陈化一天 ,然后放入循环系统中 ,由水泵 送入孔内使用 。
式中 : D —钻孔直径 。
( 2)粘土粉用量计算 。
配制 1m3 体积的泥浆所需粘土重量 q按以下过程
推导计算 :
q
=γ1γ(γ1 2-
-
γ 3
γ 3
)
×1000
式中 :γ1 %粘土的比重 , 2. 6～2. 8;
3 泥浆的配制
勘探岩心钻探用的泥浆搅拌机 ,卧式的容量一般 为 0. 3～0. 5m3 ;立式的一般为 0. 5～1m3。搅拌机速度 一般为 80～100 r/m in。
使用粘土粉造浆时 ,最好采用水力搅拌器 。粘土 粉加入漏斗中 ,并利用水泵排出管的液流与粘土粉在 混合器中混合 ,混合液在混合器中沿螺旋线上升至容 器上部 ,输出泥浆 。反复循环几次后 ,便可配得所需性 能的泥浆 。
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果 ,权衡出介于两者之间的某值 。一般钻井泥浆的重 度在 1. 02～1. 40之间 。
(2)粗分散抑制性泥浆是在细分散泥浆的基础 上 ,加入无机聚结剂 ,使粘土颗粒适度变粗 ,同时加入 有机护胶处理剂而形成 。它对井壁岩土的分散有抑制
3 收稿日期 : 2009 - 10 - 09 作者简介 :程金宏 (1968 - ) ,男 ,汉族 ,黑龙江双鸭山人 ,毕业于黑
科技学院地质工程专业 ,双矿集团新安煤矿 ,工程师 。
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基于地质钻探工程的钻井泥浆设计与配置
程金宏
(双矿集团新安煤矿 ,黑龙江 双鸭山 155100)
摘 要 在钻探施工中 ,泥浆起着举足轻重的作用 。本文详细阐述了钻井泥浆的分类 、设计方法 、配制方法和泥浆材料用量计算 ,对泥浆的配 制过程以图解的形式进行详细说明 ,对钻探的施工 ,起到了积极的指导作用 。 关键词 钻探泥浆 固相 抑制性 降失水性 处理剂 中图分类号 P634. 6 + 2 文献标识码 A
参考文献 :
[ 1 ] 刘树才 ,岳建华 ,刘志新. 煤矿水文物探技术与应用 [M ]. 徐州 : 中国矿业大学出版社 , 2005.
[ 2 ] 朱怀志 ,刘合延 ,张均仿. 无线电磁波坑透探测技术的应用. 煤炭 技术 , 2005, 24 ( 12) : 101 - 102. [ 3 ] 李文峰. 无线电波透视法地质效果影响因素分析. 河北煤炭 ,
( 2)考虑悬排钻渣 、护壁堵漏的要求确定泥浆的 流变性 。流变性的指标主要是粘度 η和切力 τ。η和 τ的调整范围很宽 , 一般 η的范围在 10cp ～100cp ,τ 的范围 ,应视不同钻井情况具体确定 。另外 , 在一些情 况下 ,还要考虑泥浆的剪切稀释作用和触变性 。
(3)泥浆的其他设计指标的参考范围为 : 失水量 一般应不大于 15m l/30m in,含砂量不大于 8% ,胶体率 不小于 90% , PH 值视不同泥浆在 6～11之间变化 。
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2 泥浆的设计方法
较全面的泥浆设计的基本流程是 :设计泥浆的重
度 、流变性 、降失水性等主要技术指标 ; 确定泥浆的胶
体率 、允许含砂量 、固相含量 、pH 值 、润滑性 、渗透率 、
泥皮质量等重要参数 ;选择造浆粘土和处理剂 ; 进行泥
浆处理剂配方设计 ;泥浆材料用量计算 ;确定泥浆的制
备方法 ;拟订泥浆循环 、净化 、管理措施 。