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金刚石钻头钻进遇到地热水如何选择泥浆
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  • 更新时间:2018/06/07 14:38:33

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(MPas)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∞=3~6MPas,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:
      不分散固相泥浆液的配比和性能
      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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