地?zé)峋@井施工中常鉆遇水敏性地層，時有地層膨脹縮徑、井壁坍塌等現(xiàn)象出現(xiàn)，造成卡鉆埋鉆、甚至鉆孔報廢等事故，給地?zé)徙@井施工帶來極大困難。*鉆井液是鉆井工程的血液，是鉆進(jìn)過程中孔內(nèi)安全的關(guān)鍵因數(shù)。目前國內(nèi)子在地?zé)峋@井液工藝上所做的研究還比較少，*鉆井液工藝技術(shù)沒有得到有效的推廣，下面就現(xiàn)階段水敏性地層鉆井液的應(yīng)用作簡單分析。

1 鉆井液對水敏性地層的影響

我們通常所說的水敏性地層是指遇水后易產(chǎn)生吸水膨脹、分散、崩解、剝落等現(xiàn)象的巖層，其共同特征是含有粘土礦物或水溶性礦物，根據(jù)所含粘土及水溶性礦物的物理化學(xué)性質(zhì)、含量和軟硬程度大致可分為兩類：（1）溶脹分散地層：含大量粘土礦物的松軟地層;（2）水化剝落地層：硬頁巖、粘土膠結(jié)或水溶性礦物膠結(jié)的地層

經(jīng)過物理化學(xué)分析，我們知道鉆井過程中鉆井液對水敏性地層的影響主要表現(xiàn)在對巖層的水化和沖刷這兩個方面。

1.1 對巖層的水化

對巖層的水化主要是針對那些與水作用而發(fā)生復(fù)雜情況的泥頁巖而言，根據(jù)泥頁巖的水化機理一般可分為兩種情況：

1.1.1 表面水化

巖層受上覆壓力壓實的過程中吸附水被擠出，當(dāng)其表面在與水接觸時，即發(fā)生吸水水化，并受能量釋放的影響而造成水化膨脹;

1.1.2 滲透水化

滲透水化是由滲透壓差（即離子濃度差）存在而產(chǎn)生的，是指水分子通過半滲透膜進(jìn)行移動，當(dāng)巖層遇水且?guī)r層所含介質(zhì)離子濃度高于泥漿介質(zhì)離子濃度時，鉆井液中的水向巖層移動，即產(chǎn)生巖層滲透水化。

1.2 對巖層的沖刷

鉆井液對巖層的沖刷是指鉆井液循環(huán)過程對孔壁巖層的力學(xué)擾動作用，其主要取決于鉆井液的流速和流態(tài)。

2 常見問題分析

在地?zé)峋┕ぶ秀@遇水敏性地層常見的問題有：孔壁掉塊坍塌、鉆井液侵污、地層吸水膨脹縮徑等。

2.1 孔壁掉塊坍塌

鉆進(jìn)中掉塊坍塌多發(fā)生在頁巖、含煤泥頁巖等地層，其產(chǎn)生主要有兩方面的原因：一方面，地層被鉆穿后，破壞了巖層的力學(xué)平衡，加之重力的作用，導(dǎo)致孔壁失穩(wěn);另一方面，鉆井液侵入地層使其產(chǎn)生水解、水化等作用，導(dǎo)致孔壁巖層松軟、松散、剝落。

處理孔壁掉塊坍塌事故需要提高鉆井液的護(hù)壁性能，使鉆井液具有較低的失水量、一定的粘度、較好的抑制性、薄而韌的泥皮，并根據(jù)相應(yīng)的地層壓力選用適當(dāng)?shù)你@井液密度，此外還要設(shè)計合理的鉆井液上返速度和流態(tài)，盡量降低鉆井液對孔壁的沖刷破壞，嚴(yán)格控制鉆井液固相含量。常用的處理劑有：羧甲基纖維素、水解聚丙烯晴、聚丙烯酸鉀、磺化瀝青、腐植酸鉀等。

2.2 鉆井液侵污

鉆井液侵污主要是指鉆進(jìn)過程中地層高價陽離子、可溶性無機鹽和粘土等侵入鉆井液，造成鉆井液性能的改變。

2.2.1 粘土侵

是指鉆進(jìn)中粘土不斷進(jìn)入鉆井液中，導(dǎo)致鉆井液中粘土含量超標(biāo)，常發(fā)生在地層造漿的粘土層或泥頁巖孔段，它的主要表現(xiàn)為，鉆井液變稠，甚至不能流動，鉆具被泥包，鉆進(jìn)效率低等。常用的處理方法是加清水、稀釋劑稀釋鉆井液，同時添加處理劑維持鉆井液的性能，常用的處理劑有鐵鉻鹽、腐植酸鉀、水解聚丙烯晴銨鹽、火堿等，此外還要加強機械出砂，嚴(yán)格控制鉆井液的固相含量。

2.2.2 高價陽離子和可溶性無機鹽侵

主要發(fā)生在水溶性地層，如鹽巖層、鹽膏層、泥膏巖、膏泥巖等地層。其造成孔壁失穩(wěn)主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）地層中膠結(jié)的鹽膏吸水膨脹或溶解，使孔壁巖層結(jié)構(gòu)遭到破壞，造成孔壁失穩(wěn);（2）地層中高價陽離子溶解進(jìn)入鉆井液中，破壞鉆井液性能，導(dǎo)致鉆井液變稠、失水量增大、pH降低等現(xiàn)象，使鉆井液護(hù)壁性變差，孔壁失穩(wěn)。施工中常用的處理劑有：羧甲基纖維素鈉鹽、水解聚丙烯晴鈉鹽、鐵鉻鹽、腐植酸鉀、磺化瀝青、水解聚丙銨鹽、抗鹽共聚物等。鉆遇大段此類地層時，多采用鹽水抑制性鉆井液。

2.3 地層吸水膨脹縮徑

地層吸水膨脹縮徑主要發(fā)生在粘土層、軟泥巖等地層，是指鉆進(jìn)過程中由于鉆井液失水，地層中礦物質(zhì)（一般為粘土礦物）水化，使其分子間力增加、水化膜變厚，造成地層體積膨脹、鉆孔孔徑縮小的現(xiàn)象。地層吸水膨脹的關(guān)鍵是地層的水化，控制地層的水化主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，降低鉆井液的失水量;另一方面，提高鉆井液的抑制性、減弱滲透水化的作用。常用的處理劑有：羧甲基纖維素、腐植酸鉀、水解聚丙烯晴銨鹽、磺化瀝青、重金石粉等。

3 應(yīng)用實例分析

3.1 山東省某井隊在河北霸州某地?zé)峋┕ぶ惺褂没腔癁r青、CMC、水解聚丙烯晴銨鹽、腐植酸鉀、聚丙烯酸鉀配制鉆井液，成功穿越了寒武系厚層泥頁巖地層。

3.1.1 事故描述分析

三開鉆進(jìn)至2450m時，上返巖屑增多，上提鉆具有阻力，根據(jù)上返巖屑判斷井壁出現(xiàn)了崩塌，現(xiàn)場分析井壁崩塌的原因為：泥頁巖吸水膨脹剝落，從而井壁發(fā)生崩塌。

3.1.2 鉆井液配方

磺化瀝青1%、CMC0.5%、KHM1%、聚丙烯酸鉀0.3%、火堿0.1%。調(diào)節(jié)后鉆井液性能如下：漏斗粘度23s（蘇式），密度1.18g/ml，失水量7ml/30min，pH值9，泥皮厚度0.8mm。調(diào)整鉆井液性能參數(shù)后，順利穿過近兩百米厚的泥頁巖地層。

3.1.3 總結(jié)

磺化瀝青在高溫降失水、抑制巖層分散、穩(wěn)定井壁方面有較好的作用;水解聚丙烯晴銨鹽、KHM均為稀釋型防塌將失水劑，其提供的NH4+和K+具有良好的防塌作用，同時控制了鉆井液失水量和粘度;聚丙烯酸鉀中的聚丙烯酸根主要起包被和絮凝作用，K+具有較好的防塌作用;鉆井液防塌性能很好，在配合CMC的使用，失水量亦得到了很好的控制，同時鉆井液也具有一定的抗溫性能。很好的解決了泥頁巖剝落坍塌的問題。

3.2 山東某井隊在江蘇某地?zé)峋┕ぶ胁捎镁郾０?mdash;腐植酸鉀鉆井液成功穿越了二疊系含煤泥頁巖地層。

3.2.1 事故描述分析

二開鉆進(jìn)至945m時鉆探進(jìn)尺突然加快，返出巖屑增多，隨著鉆進(jìn)的進(jìn)行，返出巖屑越來越多，且含有煤塊，含量超過30%，從返出巖屑判斷井壁出現(xiàn)了崩塌，現(xiàn)場分析為軟弱的煤泥層在卸壓和遇水的情況下發(fā)生坍塌。

3.2.2 鉆井液配方

KHM2%、高分子量（500×104）水解度30%的聚丙烯酰胺0.5%、水解度60%低分子量聚丙烯酰胺0.4%、水解聚丙烯晴0.3%、CMC0.5%、火堿0.2%。調(diào)節(jié)后鉆井液性能為：密度1.21g/ml，粘度32s（蘇式），失水量3.5ml/30min，pH值8.5，泥皮厚度1.0mm。調(diào)整鉆井液性能參數(shù)后，順利穿過厚達(dá)100m的煤泥巖地層。

3.2.3 總結(jié)

腐植酸鉀在煤泥巖地層具有較好的防塌抑制性，同時聚丙烯酰胺具有良好的護(hù)壁作用，鉆井液防塌護(hù)壁效果較好。

4 總結(jié)

4.1 水敏性地層對鉆井液的總體要求是：低失水、適當(dāng)?shù)恼扯?、適當(dāng)?shù)拿芏取⑦m當(dāng)?shù)膒H值、較強的抑制性和能形成較好的泥皮護(hù)壁，另外還要求鉆井液具有較好的流變性能，合理的流態(tài)。為了保證鉆井液的性能、滿足鉆進(jìn)的需要，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)粘土造漿，同時選用合理處理劑調(diào)節(jié)鉆井液的性能;此外還要加強地面出砂工作，控制鉆井液中固相含量，強化鉆井液質(zhì)量管理。

4.2 水敏性地層鉆井液的調(diào)節(jié)大致可總結(jié)為“兩個控制一個調(diào)節(jié)”，兩個控制是：（1）對水的控制，要盡量降低鉆井液的失水，減輕對地層的水化作用;（2）對鉆井液─地層系統(tǒng)壓力平衡的控制，要盡量使用平衡壓力鉆進(jìn)。一個調(diào)節(jié)是：調(diào)節(jié)鉆井液的流速及流態(tài)，以適合不同地層條件的要求。

推薦產(chǎn)品如下：

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫／多功能鉆孔成像分析儀／井下電視／鉆孔成像儀／地?zé)峋@孔成像儀／井下鉆孔成像儀/數(shù)字超聲成像測井系統(tǒng)/多功能超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井儀/成像測井系統(tǒng)/多功能井下超聲成像測井儀/超聲成象測井資料分析系統(tǒng)/超聲成像/超聲波井壁成像測井系統(tǒng)

關(guān)鍵詞：地?zé)崴Y源動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峋O(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峋O(jiān)測／水資源監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)豳Y源回灌遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峁芾硐到y(tǒng)／地?zé)豳Y源開采遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)豳Y源監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峁芾磉h(yuǎn)程系統(tǒng)／地?zé)峋詣踊h(yuǎn)程監(jiān)控／地?zé)豳Y源開發(fā)利用監(jiān)測軟件系統(tǒng)／地?zé)崴詣踊O(jiān)測系統(tǒng)／城市供熱管網(wǎng)無線監(jiān)測系統(tǒng)／供暖換熱站在線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案／換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案/干熱巖溫度監(jiān)測/干熱巖監(jiān)測/干熱巖發(fā)電／干熱巖地溫監(jiān)測統(tǒng)／地源熱泵自動控制／地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)／地源熱泵溫度傳感器／地源熱泵中央空調(diào)中溫度傳感器/地源熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)/地源熱泵自控系統(tǒng)/地源熱泵自動監(jiān)控系統(tǒng)/節(jié)能減排自動化系統(tǒng)/無人值守地源熱泵自控系統(tǒng)/地?zé)徇h(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（geothermal management system）是為實現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地?zé)岜O(jiān)測產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米深井單點溫度檢測（普通表和存儲表）／0-3000米深井單點溫度檢測（普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲分析軟件功能）

2.0-1000米深井淺層地溫能監(jiān)測（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展256個點；進(jìn)口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米深井分布式多點深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細(xì)分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型深井液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視（同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機——地?zé)豳Y源監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，24小時無人值守）

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢！北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司

關(guān)鍵詞：地?zé)峋植际焦饫w測溫監(jiān)測系統(tǒng)／分布式光纖測溫系統(tǒng)／深井測溫儀／深水測溫儀／地溫監(jiān)測系統(tǒng)／深井地溫監(jiān)測系統(tǒng)／地?zé)峋诜植际焦饫w測溫方案／光纖測溫系統(tǒng)／深孔分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)/深井探測儀/測井儀/水位監(jiān)測/水位動態(tài)監(jiān)測/地下水動態(tài)監(jiān)測/地?zé)峋畡討B(tài)監(jiān)測/高溫水位監(jiān)測/水資源實時在線監(jiān)控系統(tǒng)/水資源實時監(jiān)控系統(tǒng)軟件/水資源實時監(jiān)控/高溫液位監(jiān)測/壓力式高溫地?zé)岬叵滤挥?溫泉液位測量/涌井液位測量監(jiān)測/高溫涌井監(jiān)測水位計方案/地?zé)峋疁厮粶y量監(jiān)測系統(tǒng)/地下溫泉怎么監(jiān)測水位/ 深井水位計/投入式液位變送器 /進(jìn)口擴(kuò)散硅/差壓變送器