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金刚石钻头钻进遇到地热水如何选择泥浆

发布时间:

2018-06-07

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利用金刚石钻头正常的钻进施工通常情况下是使用清水就可以的，因为它可以做到就地取材、无需运输、不需要成本等被广大机长作为冲洗液的首选。但是很多情况下还是需要使用泥浆来取代清水冲洗钻孔的，比如钻进过程中遇到了含有地热水的情况。

利用金刚石钻头正常的钻进施工通常情况下是使用清水就可以的，因为它可以做到就地取材、无需运输、不需要成本等被广大机长作为冲洗液的首选。但是很多情况下还是需要使用泥浆来取代清水冲洗钻孔的，比如钻进过程中遇到了含有地热水的情况。
在钻进像温泉水井、地热水井或者是含有地热水的钻孔时，孔底的水温度常常在80摄氏度以上，金刚石钻头高速旋转产生的热量不能被冲洗液很好的带走，导致孔底金刚石胎体的温度在150摄氏度以上。这个时候选用的冲洗液不仅要有一般钻进冲洗液所具备的性能之外，最重要的是，冲洗液性能要经受住孔底温度的影响。对于中低温地热水而言，一般的冲液可满足要求，但对于高温的孔底温度，应该选择不分散低固相聚合物泥浆作为冲洗液。下面金钻钻头厂将介绍不分散低固相聚合物泥浆性能、常见不分散低固相聚合物泥浆配比和使用注意事项。
一、不分散低固相聚合物泥浆简介　　
所谓“不分散”具有两个意义：一是指组成钻井液的黏土颗粒尽量维持在1~30μm范围内，不要向小于1μm的方向发展；二是指混入钻井液体系的钻屑不容易分散变细。所谓“低固相”，是指低密度固相（主要指黏土矿物类）的体积分数要在钻探工程允许的范围内维持到最低。以下是对不分散低固相聚合物泥浆的要求：
1、固相含量（主要是指低密度的粘土和钻屑，不包括加重剂）应维持在4%（体积数）或更小，大约相当于密度小于1.06g/cm3。这是核心指标，是提高钻速的关键，应尽力做到。
2、钻屑与膨润土的比例不超过2：1。实践证明，虽然钻探液中的固相越少越好，但如果完全不要膨润土，则不能建立钻探液所必需的各项性能，特别是不能保证净化孔眼所必需的流变性能，以及保护孔壁和减轻含水层污染所必需的造壁性能。所以，应含有一定量的膨润土，其加量在保证建立上述各项钻探液所需性能的前提下越低越好。一般认为不能少于1%，1.3%~1.5%比较合适。
3、动切力（Pa）与塑性黏度（MPa•s）之比控制在0.48左右。这是为了满足低返速（如0.6m/s）携砂的要求，保证钻探液在环形空间实现平板型层流而规定的。
4、非加重钻探液的动切力应维持在1.5~3.0Pa。动切力是钻探液携带钻屑的关键参数，为保证良好的携带能力，首先必须满足动切力的要求。
5、滤失量控制应视具体情况确定。在稳定孔壁的前提下，可适当放宽，以利提高钻速。在易坍塌地层，应当从严控制。进入开采层后，为减轻污染也应严格控制。
6、优化流变参数，若采用卡森模式，要求极限高剪切黏度η∞=3~6MPa•s，τс=0.5~3Pa；Im（剪切稀释指数）=300~600。
7、在整个钻探过程中尽量不用分散剂。

二、常见不分散低固相聚合物泥浆配比
常见不分散低固相聚合物泥浆的配置比例有很多种，生产厂家也很多，目前市场上主要的该类泥浆液的配比和它们的性能如下：

三、不分散低固相聚合物泥浆使用注意事项　　
中原地区千米地热孔施工，除参考表泥浆性能外，随看地热孔向高温开发，根据钻孔周期的需要，通过对材料配方的调整来控制钻孔液流变性等参数随时间变化特性，满足钻孔液在钻孔期间具有强的护壁堵漏效果，而在成孔后开采时，又使近孔地层中侵入的钻孔液黏度下降，体积骤减，强度脆化，从而使地下流体通道畅通，地层的渗透性恢复，提高生产孔的产量。通过选择特殊的复配生物酶制剂和相应的化学试剂，添加到Na-CMC、胍尔胶和魔芋等聚合物溶液中。生物酶制剂作为生物催化剂，控制聚合物由长链大分子变成短链小分子的降解速度。在钻孔工作结束后，聚合物分子由长链变成短链，钻孔液黏度以人为可控的方式自动下降。随着钻孔液的黏度下降，先前形成的泥皮自动破除，产层孔隙中的阻塞物消除，流体的流动性增强，这样就可以恢复孔周地层的渗透性，达到提高勘探孔、地热孔地热水产量的目的。
目前来说钻探泥浆可以说是最便宜的钻探配件了，因为其价格便宜，并且使用效率高所以很多国内的客户，特别是在西北地区使用范围很大。尽管如此，金钻金刚石钻头厂建议，在没有遇到如意缩孔和塌方的钻孔时，使用清水作为冲洗液仍然是首选，泥浆冲洗液由于浓度的调配需要丰富的经验，如果出现浓度过高的情况对于金刚石钻头钻具反而会加大磨损量。

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