云南省地质矿产勘查开发局滇南地质大队 云南省红河哈尼自治州开远市 661600
摘要：随着经济的发展，资源需求量急剧增加，地质钻探在资源开采过程中的应用越来越广。在地质钻探的过程中，冲洗液技术的应用对保证钻探安全具有重要的意义。尤其是在复杂地层地质的钻探过程中，钻探冲洗液技术能够很好的维护钻探安全。本文在复杂地层地质钻探对冲洗液的要求的基础上，对复杂地层地质钻探冲洗液技术进行了探究。
关键词：复杂地层地质钻探；冲洗液技术；研究
随着资源需求的日益增加，我国钻探工程的范围越来越广。目前，我国很多钻探工程的实施地点都在地层的断裂带或者高原的冻土地带，一般情况下，钻探的深度都在3000米以上，钻探地区的地质条件比较复杂[1]。而且，近年来商业性的钻探工作也日益开展开来，地质钻探工程的数量日益增加。一般情况下，地质钻探的施工地点的地质情况都比较复杂，随着钻探深度的增加，在钻探的过程中经常出现一些漏失、破碎、水敏性地层或者盐岩地层等比较复杂的地层。这些复杂地层地质的钻探，对冲洗液的技术要求非常高。所以，探讨复杂地层地质条件的冲洗液技术，对维护钻探工程的安全具有重要的意义。
一、复杂地层地质条件钻探对冲洗液的要求
（一）复杂地质条件钻探对泥浆的要求
地质岩心钻探和石油钻井钻探在钻探工艺、施工条件和钻遇地层方面有着很大的区别，地质岩心钻探相较于石油钻井钻探来说具有以下特点，分别是：地质岩心钻探的口径小、转速高、间隙小、取芯的质量要求比较高等。所以，目前我国在钻探方面经常使用金刚石小口径绳索取心钻进技术，这种钻探方法的特点是：钻进的效率比较高、钻孔的口径比较小、孔壁和钻具的间隙比较小、冲洗液的循环压力比较高等，所以，使用这种钻探方法对泥浆的要求比较高，要求泥浆要有比较好的流动性。同时，这种使用这种钻探方法进行钻探，在钻探的过程中，孔壁和钻具之间的间隙在3毫米以下，在这种情况下，如果冲洗液技术使用不当，就容易产生比较高的流动阻力，容易出现憋泵现象，从而导致孔壁垮塌现象和循环漏失现象的出现[2]。
地质绳索取心钻探技术具有钻探的泵量低、岩粉细、岩粉的浓度高等特点。使用这种地质取心钻探技术的泵量一般为15升每分钟——30升每分钟。在地表除砂之后，一般情况下，上返液流岩粉的体积浓度在3%—5%以上，同时，岩粉的粒度在200目以下。在绳索取心钻进的过程中，因为泥浆中固相的含量比较高，地表泥浆的净化不是非常好，而且钻杆的转速比较高，产生的离心力比较大，容易在钻杆的内壁形成泥皮，会对取心内管总成和打捞器在钻杆中的运行造成不良的影响，会对地质钻探的结果产生不良的影响。所以，使用地质绳索钻探取心技术要求使用的泥浆有比较低的切力，同时要求使用的泥浆有比较好的地表固控系统。同时，在金刚石小口径地质岩心的钻探中，由于钻具的转速比较高，所以对泥浆的润滑性要求也比较高。
综上所述，地质绳索取心钻进工艺对泥浆的要求如下：第一，使用绳索取心钻进工艺需要将环空动压尽量的减少，防止出现压漏、压垮和压裂孔壁地层现象的出现；第二，使用绳索取心钻进工艺进行钻进，其中的环空流动状态要尽量的接近或者达到紊流状态，以保证孔壁的清洁，防止孔隙地层的孔段泥皮出现缩径的现象，防止粘附卡钻情况的出现；第三，使用绳索取心钻进工艺，要保证钻杆内能够实现紊流冲刷，以达到除垢和防垢的目的；第四，使用绳索取心钻进工艺，要保证泥浆的净化除砂特性的优良性，以达到减少结垢颗粒的目的；第五，泥浆中还要有堵漏材料，能够在钻探的过程中对循环漏失情况进行封堵[3]。
（二）复杂地层地质钻探对冲洗液的要求
在地质钻探的过程中，尤其是在小口径绳索取心钻探的过程中，对钻探泥浆的切力、粘度和固相含量的要求都比较低，同时还要保证泥浆有很好的润滑性。在地质钻探的过程中使用的泥浆性能指标如下：
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如果钻探层是盐膏层，使用的冲洗液还要具备很好的抗盐钙能力、抑制性和失水造壁性。在复杂地质条件下进行钻探，要能够对冲洗液的性能进行有效的维护和控制。
综上所述，复杂地层地质钻探技术使用的冲洗液要满足以下特点，分别是：第一，冲洗液的固相要比较低，或者使用无黏土固相的冲洗液，一般情况下，冲洗液的密度在1克每立方米和1.02克每立方米之间。第二，冲洗液要容易分散，要保证入孔泥浆中80%—90%以上的固相的粒度都在10个单位以下。第三，冲洗液要具有低粘低切的性质，冲洗液的视粘度要在3—5个单位以下，冲洗液的屈服值要在0.5—1个单位以下，静切力要无限接近于0。第四，冲洗液的失水量要适当，能够在一定程度上对水敏性地层有抑制能力，失水量要控制在15毫升以下。第五，使用的泥浆材料要尽量的单一，保证具有配置简单、维护方便的特点。第六，冲洗液要配备固定的控制装置或者净化系统，保证入孔泥浆的质量能够很好的符合要求。
二、复杂地层地质条件钻探冲洗液技术研究
目前，在绳索取心钻探技术中使用的冲洗液一般是无固相泥浆体系，国外的无固相泥浆体系的主体是高分子聚合物；国内的无固相泥浆体系的主体是水解聚丙烯酰胺或者植物胶体系。虽然，无固相泥浆体系在使用的过程中具有成本低、钻速快、可以有效的防止内壁结垢等特点，但是造壁性比较差，泥浆的浪费现象比较严重，所以在复杂地质条件下的钻探冲洗液最好使用低固相泥浆。
在地质钻探中经常使用的冲洗液包括以下几种，分别是：低粘增效分、钠膨润土、植物胶、腐殖酸、水解聚丙烯、磺化沥青等，但是目前这些材料还是不能充分的满足地层钻探的需要。针对这样的问题，经过一系列的研究，近年来在钻探冲洗液方面取得了一些成就，比如：在冲洗液方面研制出了高温聚合物稀释剂、低粘增效粉、无荧光润滑剂、高效防榻剂、淀粉聚合物共聚物、抗盐共聚物、溶胀型堵漏剂和植物胶等多种新型泥浆处理剂。同时还以多种复杂地层为依据，研制出了多种冲洗液配方，比如：根据异常压力地层研制出了加重冲洗液体系，根据松散破碎地层和水敏性地层研制出了GSP冲洗液体系，根据强水敏性地层研制出了钾基冲洗液，根据破碎地层研制出了淀粉聚合物冲洗液、LBM冲洗液，根据盐膏层和污染地层研制出了盐水冲洗液等。
在冲洗液固控技术方面，没有适合的固控设备，在控制冲洗液固相方面一直以来使用的都是稀释法，就是将清水或者新的浆液补充到冲洗液中，或者加入一些其他的调节剂，使浆液的量得到有效的增加。在这个过程中，如果冲洗液的固相含量达到一定的程度就必须更换冲洗液，不仅会造成冲洗液的浪费，同时冲洗液的排放还会造成环境污染。又因为石油钻井的冲洗液固控技术在地质钻探中不适用，所以，冲洗液固控技术的研究迫不及待。在这样的背景下，新研制的固控系统和新型离心机技术在冲洗液固控方面得到了很好的应用，并取得了很好的应用效果。
结语
随着资源需求量的增加，地质钻探工程的数量越来越多。一般情况下，应用地质钻探技术的地质条件都比较复杂，在这样的情况下，在钻探的过程中，控制冲洗液的质量对维护工程安全就具有了重要的意义。目前，复杂地质钻探中使用的冲洗液主要有十种，并且根据实际的复杂地质条件的类型对冲洗液体系进行了分类，同时研制出了冲洗液固控技术，对冲洗液技术的发展做出了重要的贡献。
参考文献：
[1]周志雄.复杂地层地质钻探冲洗液技术现状[J].四川地质学报，2014，（z1）：104-107.
[2]姜桂春.聚炳烯酰胺无固相冲洗液在复杂地层中的应用研究[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2015，（2）：34-37.
[3]翟育峰，王鲁朝，丁昌盛等.西藏罗布莎科学钻孔冲洗液技术[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2014，（4）：1-4.
论文作者:颜光军
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/2
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