摘要：我們?cè)谠�東平原鉆探時(shí)，試驗(yàn)總結(jié)出了一種泥漿，Na-HPAN-KHm-GSP泥漿。經(jīng)在豫東鉆探實(shí)踐證明，該泥漿完全適應(yīng)巨厚新地層中鉆進(jìn)（無膠結(jié)沙及粘土中），可以保證遇流沙層不跨孔，遇粘土層不縮徑，事故率極低。該泥漿在豫東新蔡鐵礦鉆探中發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。值得類似地層鉆探時(shí)參考。
　　關(guān)鍵詞：泥漿,改良,鉆孔,護(hù)壁
　　一、地層及前期施工情況
　　河南新蔡磁鐵礦普查區(qū)，位于河南豫東平原，第四系地層厚度大，一般為650～750米。其中流沙層累計(jì)厚度在100～180米，屬無膠結(jié)的細(xì)沙，鉆進(jìn)穿過該流沙層時(shí)極易垮塌埋鉆，又因該區(qū)地層中的粘土層，易造漿和縮徑夾鉆。最上層100米左右是亞砂層堆積物，地下水活動(dòng)很豐富，其余均為膠結(jié)松散和無膠結(jié)的小卵石夾細(xì)沙堆積層。該區(qū)孔深一般設(shè)計(jì)在1100～1500米左右，見礦深度在950～1450米。以前施工時(shí)，全部采用PAM泥漿護(hù)壁，結(jié)合下套管護(hù)壁工藝，有些鉆孔甚至要兩路套管，才可以安全穿過750米左右的覆蓋層，無一裸孔成孔案例。巨額的管材費(fèi)用增加了成本，影響了施工效率。
　　2007年10月我公司開始進(jìn)入新蔡鐵礦區(qū)鉆探施工，702號(hào)孔設(shè)計(jì)孔深為1150米，使用一般的PAM泥漿施工，由于無法保持孔壁完好。孔內(nèi)形成的“大肚子”，經(jīng)常發(fā)生鉆桿在孔內(nèi)折斷的事故，而找不到事故鉆桿的頭。孔壁垮塌厲害，最后事故越來越嚴(yán)重，幾十米的鉆桿斷入孔內(nèi)竟“不翼而飛”，上下鉆具也碰不著它。該孔施工深度在905.30米處，全孔報(bào)廢。先后施工用時(shí)270天。我公司在施工該礦區(qū)的801號(hào)孔時(shí)，在孔深達(dá)到891.45米時(shí)發(fā)生同樣的事故，歷時(shí)240天，終因事故導(dǎo)致全孔報(bào)廢。在我們進(jìn)入該礦區(qū)施工之前，已有其他兄弟隊(duì)在此施工過8個(gè)鉆孔，全部在800～900米孔深時(shí)，因泥漿使用不當(dāng)，無法繼續(xù)往下施工而報(bào)廢。在這種情況下，我公司開始試驗(yàn)適合本區(qū)厚覆蓋層鉆進(jìn)的護(hù)壁泥漿。經(jīng)過精細(xì)試驗(yàn)，確定了適用巨厚松散沙層（該區(qū)）裸孔鉆進(jìn)的護(hù)壁泥漿。并定名為Na-HPAN-KHm-GSP泥漿。
　　二、試驗(yàn)選定護(hù)壁泥漿配方
　　根據(jù)以前施工護(hù)孔的失敗教訓(xùn)和新型泥漿理論，針對(duì)該地區(qū)地層，確定需要解決的矛盾是覆蓋層膠結(jié)差而且層厚、流沙層多易垮塌、互層的泥巖水敏性強(qiáng)易縮徑、砂侵粘土侵嚴(yán)重，我們擬定選用流變性能好，比重偏大，泥皮薄而韌，強(qiáng)抑制性的泥漿，對(duì)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、篩選，以求得優(yōu)良配方。
　　在試選的細(xì)分散泥漿、石灰鈣處理泥漿、聚丙烯酰胺處理泥漿（簡(jiǎn)稱PAM-Ca）、聚丙烯腈鈉鹽鈉處理腐植酸鉀泥（簡(jiǎn)稱Na-HPAN-KHm-GSP泥漿），四類泥漿中，每類設(shè)計(jì)三種不同配方的泥漿，從中選出最佳配方。在選出的四個(gè)最佳配方中進(jìn)行對(duì)比，最后確定使用Na-HPAN-KHm-GSP漿。四個(gè)配方的泥漿性能見附表。
　　為了進(jìn)一步考察這四組泥漿的性能，并從中發(fā)現(xiàn)Na-HPAN-KHm-GSP泥漿的KHm加量，泥漿性能調(diào)整范圍較大的現(xiàn)象中確定KHm的最佳加量，我們也做了一些測(cè)定，還是以附表中的加量最為理想。
　　由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及泥漿性能分析可見：
　　①用造漿土，且造漿土堿粉（NaCo3）的加量相同，比重一樣的泥漿中，石灰鈣處理泥漿失水量較大，細(xì)分散泥漿次之，在浸泡樣的試驗(yàn)中，細(xì)分散泥漿中的樣塊最早全部垮塌（僅三小時(shí)），石灰鈣處理泥漿的浸泡樣三天后亦出現(xiàn)垮塌。
　　②PHP-Ca及Na-HPAN-KHm-GSP兩種泥漿性能較為理想，但PHP-Ca泥漿仍不及Na-HPAN-KHm-GSP泥漿因?yàn)榍罢吣酀{的動(dòng)切力τd與泥漿的塑性粘度ηp之比τd/ηp﹤0.9（厘泊）泥漿的剪切稀釋作用不明顯，流動(dòng)型狀較差，且ηp表較大，提下鉆影響井壁穩(wěn)定，對(duì)除砂保持泥漿穩(wěn)定亦不利。Na-HPAN-KHm-GSP泥漿的動(dòng)切力τd與泥漿的塑性粘度ηp之比為1.5﹤τd/ηp﹤3（厘泊）之間，由于ηp的值不大，泥漿的剪切稀釋作用明顯。從而起到保護(hù)孔壁穩(wěn)定的作用。
　　③在Na-HPAN-KHm-GSP泥漿中，以KHm加量1000～4000PPM為宜，ηp表較小，τd/ηp較大，失水量較小。
　　四個(gè)配方的泥漿性能對(duì)比表

                             
　　三、Na-HPAN-KHm-GSP泥漿使用成果
　　通過以上的施工教訓(xùn)，我們總結(jié)了施工經(jīng)驗(yàn)，深入細(xì)致地分析了鉆孔施工所用泥漿的性能及指標(biāo)，經(jīng)過對(duì)各種泥漿助劑的試驗(yàn)后，我們選用了改良后的PAM泥漿：Na-HPAN-KHm-GSP泥漿。
　　經(jīng)新蔡001號(hào)孔施工證明，完全適用于該地區(qū)裸孔鉆進(jìn)護(hù)孔，全孔未發(fā)生過因孔壁不穩(wěn)定而導(dǎo)致的事故，該孔于2008年4月20日開工，至7月10日終孔，歷時(shí)82天，終孔深度1250.83米，巖礦層采取率達(dá)到91.5％，定為優(yōu)質(zhì)孔。
　　001號(hào)孔出現(xiàn)過數(shù)次鉆桿、鉆鋌脫扣，巖芯管斷落事故，但都是一次下絲錐打撈成功。由于孔壁良好，泥漿性能穩(wěn)定，全孔僅在750米孔深時(shí)徹底換過一次泥漿，平時(shí)僅作處理劑添加對(duì)泥漿調(diào)整，Na-HPAN的單項(xiàng)成本2.56元/米。又如802號(hào)孔裸孔鉆進(jìn)至835米處發(fā)生了嚴(yán)重的卡鉆事故（巖芯脫落），處理事故歷時(shí)32天，上下鉆達(dá)160余次，孔壁仍然完好，沒有發(fā)生掉塊和沉淀絮凝現(xiàn)象，事故處理完畢后，又因故停鉆二十天，此后繼續(xù)施工，孔壁仍然良好，一次下鉆到底。
　　Na-HPAN-KHm-GSP泥漿的成功使用，使我公司目前正在施工的65800米鐵礦詳查工程的鉆孔護(hù)壁難題得到解決。厚流沙覆蓋的復(fù)雜地層鉆進(jìn)，全部實(shí)現(xiàn)了裸孔鉆進(jìn)。
　　四、使用中的維護(hù)事項(xiàng)
　　1、由附表中可見，泥漿配制比重為1.07（該地區(qū)地下水活動(dòng)比較豐富，且流沙層發(fā)育，靠泥漿壓力與之保持平衡），加純堿量為7％的原漿（與加入粘土粉之重量比），然后依次加入各種處理劑攪勻。加料次序是，清水加入粘土粉（按水重量為13％）攪拌均勻后，再加個(gè)700PPMNa-HPAN（水解度25％），500PPMNaCo3，1000～4000PPMKHm,100PPMNa-HPAN（水解度25％）。
　　2、認(rèn)真按規(guī)范要求布置循環(huán)槽、沉淀池，勤撈砂清砂。
　　3、每個(gè)臺(tái)班在進(jìn)尺7～9米左右，添加KHm1～1.5kg,CaCo30.1～0.3kg,Na-HPAN0.5～1kg(濃度7％)，每天對(duì)泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行認(rèn)真測(cè)定，以決定各種處理劑的加量。
　　4、正確選擇鉆具的組合，保持合理的鉆鋌長(zhǎng)度及重量，正常鉆進(jìn)中所使用的鉆壓，不得超過鉆鋌重量的80％，必須使用鉆鋌加壓。