岩心钻探水泥注浆护壁防塌的问题及对策

摘 要：本文首先分析了岩心钻探存在的一些问题，然后列举了岩心钻探对冲洗液的要求，最后详细阐述了岩心钻探水泥注浆护壁防塌对策。

关键词：岩心钻探；水泥注浆；护壁；PHP泥浆；LBM泥浆

1 岩心钻探存在的一些问题

一是回转阻力较大，材料与动力消耗也很大，而且孔内事故较多。随着孔深的不断增加，摩擦阻力不斷增大以及孔内钻杆的不断增长。对于绳索取心钻探来说，不仅使钻机的负荷增大，加快钻杆磨损，同时还很难使转速提高，极易引起钻杆断裂等孔内事故。所以应及时采取相应的润滑措施，使钻杆回转阻力有效减少；二是钻头的使用寿命缩短。由于深孔钻进，使得钻压很难准确控制，再加上钻杆的接头密封欠佳就容易产生泄漏，无法保证冲洗液能够全部都送到孔底，进而形成假循环，导致钻头微烧而缩短钻头的使用寿命；三是施工成本高，钻进效率低。在复杂地层实施深孔钻进，由于施工周期较长，如果护壁措施不当，就会导致孔内事故增多，影响钻进效率，进而使施工成本增高；四是孔壁失稳，且护壁困难。在复杂地层进行钻进，其地层越复杂、孔越深，则钻进的时间就越长，从而造成孔壁失稳。由此可见，在复杂地层实施深孔钻探，必须要考虑到护壁问题，只有将护壁问题彻底解决，才能确保施工顺利进行。

2 岩心钻探对冲洗液的要求

2.1 良好的润滑性能

具有良好润滑性能的冲洗液粘附系数小，能够有效的降低摩擦阻力和回转阻力，并且可以避免卡钻，粘附等现象的发生，这样一来，材料消耗和动力消耗便 会相应的减少，钻具的使用寿命便会相应的得到延长。

2.2 良好的护壁性能

冲洗液不仅具有吸附孔壁和粘结孔壁的作用，还具有较强的造壁性和较低的滤失量，这样使得在钻具上使用冲洗液后会形成薄泥皮，这种薄泥皮具有很强的 韧性，能够有效的保证孔壁的稳定性。

2.3 能够防止钻具结垢

由于钻具结垢会影响内管打捞，这就要求冲洗液必须能够防止钻具结垢。具备极细分散性和良好流变性的冲洗液能够清洗掉钻具的结垢，使钻具的结垢彻 底的消失。

3 岩心钻探水泥注浆护壁防塌对策

3.1 PHP泥浆护壁技术

3.1.1 PHP冲洗液概述

PHP冲洗液是一种聚丙烯酞胺经经过水解之后产生的物质，属于一种长链的高分子化合物。PHP能够吸附很多基团，比如-CONH2，在基团的作用下PHP能够形成一层薄膜，来降低泥浆带给底层的侵蚀作用，从而达到护壁效果。同时，PHP还是一种表面活性剂，其吸附到岩石或者金属表面的时候就会发挥润滑作用，从而降低摩擦阻力，达到护壁效果。目前国内使用的PHP是分子量大于1000万的高分子PHP，它的絮凝作用和包被作用更为明显，护壁效果更佳。

3.1.2 PHP泥浆护壁技术应用

在某铅锌矿工程钻探的过程中，主要的地层类型是露泥盆系地层和石炭系地层，并且第四系地层范围较广。在断层构造的影响下，岩石破碎现象严重，裂隙发育程度较高，部分地层存在严重的漏失现象。在深孔钻探的过程中，使用PHP护壁技术，其中PHP溶液的分子量在800～1200之间，其水解度为30%；PVA溶液的醇解度为99%，对其溶解时要进行加温处理，温度升高到80～90℃，在升温的过程中要不停地搅拌。

3.2 LBM泥浆护壁技术

3.2.1 LBM泥浆概述

LBM泥浆中富含许多-CONH2、-CN、-COONa等基团，将其用于泥浆配置，配置出来的泥浆就会具备密度低、粘度小、切力低、失水行低、分散性高等特点，并且其性能能够通过添加量的多少进行调节。

3.2.2 LBM泥浆护壁技术应用

以另外一个工程为例对LBM泥浆护壁技术的应用进行探究。金矿地层破碎严重，复杂度较高，使用深孔钻探技术进行勘测和开采，钻孔漏失现象严重。曾经使用PHP泥浆、花生皮和棉籽壳等材料进行护壁处理，均堵漏无效，泥浆几乎全部漏失。于是转换方法，使用PHP+PVA冲洗液进行“顶漏”钻进，但是在钻进的过程中发生了坍塌现象，掉块问题严重，不仅钻进效率受到了严重的影响，甚至还发生了坍塌事故。比如ZK136-4钻孔，开始的时候使用PHP+PVA冲洗液，钻进深度达1009.58～1020.6m时，地层出现严重破碎现象，到1040.08m时钻具断裂，提钻之后出现孔壁坍塌现象，钻具被埋，经过多次扫孔处理均无效，孔内沉淀物达5～8m厚。为了解决这个问题，更换使用LBM泥浆进行冲孔，进花费26h就彻底清除了沉淀物，将事故钻具处理完之后继续钻孔，直到1146.59m都没有发生坍塌、掉块现象。由此说明，LBM泥浆护壁技术的护壁效果更佳，能够有效的保证深孔钻探的安全和效率。

4 结语

综上，针对复杂地层的深孔钻进，其泥浆性能的优良与否十分重要，低粘度、低密度、低失水、低切力以及高分散性泥浆可以使孔壁的稳定性提高，同时还能提高钻进效率，并能够有效防止钻杆内壁出现结垢。由于泥浆护壁堵漏具有结石强度高、原料广以及灌注工艺简单等诸多优点，因此常用于加固井壁、以防坍塌，成为岩心钻探泥浆护壁防塌的重要技术手段之一。

参考文献：

[1]林文彬.护壁堵漏水泥浆的改性与灌注问题的探讨[J].西部探矿工程，2009（08）.

[2]林运东，周丽，刘亮.泥浆护壁技术在尼尔基右副坝施工中的应用[J].东北水利水电，2009（01）.