楊春柳，陳忠義

(1.吉林省第六地質(zhì)探礦工程大隊，吉林 延吉 133401；2.濰坊學院，山東 濰坊 261000)

0 引言

在鉆探工程施工中，沖洗液被稱為鉆探工程的血液，起著冷卻鉆頭、潤滑鉆具、攜帶鉆屑、維護孔壁穩(wěn)定等作用，其性能的變化將直接影響鉆進效率和鉆孔質(zhì)量。2012年以前，六隊在鉆遇不穩(wěn)定地層和中深鉆孔時，由于受鉆探設備和工藝的限制，往往會選擇使用高黏度、高密度的人工鈉土濃泥漿施鉆。近幾年，六隊先后購置了幾臺XY-6B立軸式鉆機，并采用金剛石繩索取心鉆探工藝，在臨江葦沙河多金屬礦區(qū)深孔勘探中，選擇使用了合理配方的SD-KP低固相沖洗液鉆進，取得了較好的鉆探施工效果。

1 工程概述

ZK2502孔位于吉林省臨江葦沙河境內(nèi)，終孔孔深1955.80 m，工期80 d，礦區(qū)巖性由斜長巖和閃長巖組成，可鉆性等級7～8級，巖層較為完整，但在850 m、1430 m、1650 m孔段鉆遇層厚3～6 m破碎帶，孔內(nèi)漏失、掉塊嚴重，并有輕微坍塌。

2 施工設備

2.1 鉆機

ZK2502孔設計孔深1900 m，深孔鉆進需要相適宜的設備來保證，根據(jù)繩索取心鉆探工藝的需要，選擇國產(chǎn)XY-6B型立軸式巖心鉆機，該鉆機具有結構簡單緊湊，布局合理，重量適中，維修方便，轉(zhuǎn)速范圍寬的優(yōu)點。

鉆機主要參數(shù)：鉆進深度1000～2400 m；最大扭矩7800 Nm；立軸最大起拔力200 kN；最大提升能力85 kN。

2.2 泥漿泵

泥漿泵的工作能力也是保障深孔鉆探順利施工的重要因素之一，根據(jù)工藝需求，選擇國產(chǎn)BW- 320型泥漿泵，它具有多擋、變速、變量、耐用、工作安全、維護方便等特點。

主要參數(shù)：缸徑80/60 mm；流量320 L/min、230 L/min、165 L/min、118/180 L/min、130 L/min、92 L/min、60 L/min；泵壓4.0 MPa、5.0 MPa、6.0 MPa、8.0/6.0 MPa、8.0 MPa、9.0 MPa、10.0 MPa。

2.3 鉆桿及鉆具

為了確保該孔鉆進施工順利進行，根據(jù)多年施工經(jīng)驗，選擇國產(chǎn)45MnMoB ?73 mm繩索取心鉆桿及鉆具。從施工使用情況看，施工1955.80 m深孔，其材質(zhì)強度能達到使用要求。

3 鉆孔結構及鉆探工藝

3.1 鉆孔結構

0～2 m，?150 mm 合金鉆頭鉆進，下入孔口管；2～15 m，?130 mm 合金鉆頭鉆進，下入?127 mm套管；15～81 m，?110 mm 合金鉆頭鉆進，下入?108 mm套管；81～892.5 m，?91 mm 金剛石鉆頭鉆進，下入?89 mm套管；892.5～1955.80 m，?75 mm 人造金剛石孕鑲鉆頭鉆至終孔。

3.2 鉆進方法

開孔到81 m孔段，150 mm、130 mm、110 mm三徑均為普通單管鉆具，硬質(zhì)合金或金剛石鉆進；孔深81 m以深采用金剛石繩索取心鉆進。

3.3 鉆進參數(shù)

81～1500 m孔段：S75 mm鉆進，轉(zhuǎn)速486 r/min，泵量66 L/min，鉆壓15～25 kN，電流50～60 A；1500～1955.80 m孔段：S75 mm鉆進，轉(zhuǎn)速388 r/min，泵量66 L/min，鉆壓15～25 kN，電流60～70 A。

4 沖洗液配置、配制及作用機理

4.1 沖洗液配置

根據(jù)鉆遇地層特性，設備選擇，鉆孔結構及選擇不同鉆進工藝的特點，并結合多年的技術經(jīng)驗，選擇了多效天然植物膠SD- 2、KP共聚物，多效堵漏劑(隨鉆型)，06高效潤滑劑等鉆井液。該沖洗液在實際使用中體現(xiàn)出懸浮能力強，膠結性好，潤滑性高，護壁性好，性能穩(wěn)定，配制簡單，維護方便等優(yōu)點。

4.2 沖洗液的配制

嚴格按照操作程序，配制方法，設計配量和設定的沖洗液性能參數(shù)，分井段配方進行分別配制。

4.2.1 0～250 m

配方：清水+4%膨潤土+0.8%植物膠SD- 2+0.6%KP共聚物+0.4%CMC+0.3%PAM。

性能參數(shù)：黏度25 s，密度1.06 g/cm3，濾失量15 mL/30 min，pH 8.5，泥皮厚度0.85 mm。

4.2.2 280～850 m

配方：清水+4%膨潤土+0.6%植物膠SD- 2+0.6%KP共聚物+0.4%CMC+0.3%PAM+0.8%06型高效潤滑劑。

性能參數(shù)：黏度22 s，密度1.05 g/cm3，濾失量10 mL/30 min，pH 9，泥皮厚度0.7 mm。

4.2.3 850～1955.80 m

配方：清水+4%膨潤土+0.5%植物膠SD- 2+0.8%KP共聚物+0.4%CMC+0.3%PAM+1%06型高效潤滑劑+1%多效堵漏劑(隨鉆型)。

性能參數(shù)：黏度20～22 s，密度1.03 g/cm3，濾失量8 mL/30 min，pH 9～10，泥皮厚度0.5 mm。

4.3 SD- KP沖洗液的作用機理

該沖洗液是充分利用SD植物膠的造漿性好、膠體率高、懸浮力強、潤滑效果好及網(wǎng)狀結構對井壁的膠結黏附性能，配合KP共聚物中的K+和聚合物對井壁的吸附，起到護壁固壁作用；利用06型高效潤滑劑中葵脂皂腳及表面活性劑，濕潤劑等配合SD植物膠，改善沖洗液中微粒間的相互吸附，并在井壁與鉆桿間形成一層潤滑膜，達到潤滑作用。利用CMC配合SD植物膠，進一步降低其濾失量，防止由于地層水化膨脹而造成坍塌，加入堵漏劑是加強堵漏的有效性，持久和穩(wěn)定性。

4.4 沖洗液現(xiàn)場維護

(1)勤觀察，勤測量，及時掌握沖洗液的性能變化。

(2)沖洗液性能維護，必須堅持“細水長流”的方式，處理劑必須適量、緩慢加入，不得猛加處理劑造成新添劑(料)與孔內(nèi)發(fā)生不良反應，避免沖洗液性能波動過大而造成孔內(nèi)復雜情況。

(3)沖洗液從孔內(nèi)返出后，必須經(jīng)過沉淀池、循環(huán)槽流向泥漿池，循環(huán)槽長度不少于15 m，坡比0.5%，槽內(nèi)增設緩流板，對沉淀池巖粉要及時清理。

(4)溝槽及池內(nèi)嚴禁地表各種水源流入，整個沖洗液循環(huán)系統(tǒng)應搭棚避雨。

(5)現(xiàn)場配備野外沖洗液測試箱，每班至少2次檢測沖洗液黏度、密度、濾失量、pH、泥皮厚度、含砂量等。

5 SD-KP沖洗液應用效果

該礦區(qū)共施工兩個鉆孔，2015年施工的ZK2501孔，終孔深度1412.13 m，技術套管以下采用S75金剛石繩索取心鉆進，全孔使用本地產(chǎn)黏土與外購泥漿處理劑配制的低固相沖洗液。2016年施工的ZK2502孔，設計孔深1900 m，在孔深850 m、1430 m、1650 m孔段鉆遇層厚3～6 m破碎帶，地層較ZK2501孔復雜。因此，采用SD- KP低固相沖洗液，使孔內(nèi)施工安全環(huán)境大大改善，鉆進效率及鉆孔質(zhì)量比ZK2501更為理想。

5.1 鉆頭使用效果

ZK2502孔共計使用S75國產(chǎn)孕鑲金剛石鉆頭15個，HRC 25～35，共進尺1874.80 m，平均進尺125 m，單鉆頭最高進尺189 m，所使用的鉆頭中60%還可以在淺孔再次使用。

5.2 進尺情況

ZK2502孔使用S75金剛石繩索取心鉆進方法鉆進1874.80 m，純鉆進時間646.5 h，時效2.9 m/h，全孔平均臺月效率950.83 m/臺月。

5.3 泥漿消耗及施工情況

ZK2502孔地質(zhì)情況比ZK2501孔復雜，但由于使用了較先進的泥漿處理劑及配置方法，沖洗液性能穩(wěn)定，沖洗液僅靠地表循環(huán)系統(tǒng)即可達到凈化目的，并能連續(xù)保護孔內(nèi)正常工作環(huán)境，全孔基本上沒有發(fā)生大體積泥漿置換，泥漿消耗明顯降低，大大降低了鉆進綜合成本，并且有利于環(huán)保。全孔鉆進過程中孔內(nèi)工作環(huán)境良好， 除了破碎帶進行水泥固井外均能保持正常鉆進，沒有出現(xiàn)任何事故。

6 結語

深孔施工，特別是復雜地層的深孔鉆探施工中，因地制宜，配置合理的沖洗液，可持續(xù)保持孔內(nèi)良好的工作環(huán)境，為高效、低耗、環(huán)保的鉆探施工提供可靠的保障。