(一)泥浆性能的调节
钻探现场应根据所钻地层及上返泥浆性能的变化情况调整泥浆性能。
1.泥浆黏度与切力的调节
泥浆的黏度与切力密切相关,一般调节黏度可控制泥浆的切力。调节泥浆黏度的基本原则是:增加黏土含量和分散度,加入高分子增黏剂,增大黏土颗粒间的絮凝强度等可提高泥浆黏度;反之,降低固相含量和分散度,加入稀释剂削弱或拆散网架结构等可降低泥浆黏度。
针对孔壁坍塌,轻微漏失造成起下钻遇阻,下钻不到底等复杂情况,可采取以下措施适当提高泥浆的黏度和切力。
1)采用有机高分子增黏剂来提高泥浆的塑性黏度,如CMC、HPH、天然植物胶(魔芋、田箐胶、瓜尔胶、黄原胶)等高分子聚合物和生物聚合物。
2)适当增加黏土粉含量,并用无机处理剂(如Na2CO3和NaOH)增加泥浆中黏土的分散度,以提高泥浆的塑性黏度和结构黏度;
3)对粗分散泥浆加入絮凝剂(如Ca(OH)2、CaSO4、CaO和NaCl等无机盐类)以提高泥浆的结构黏度。
当钻进泥岩、泥质页岩、黏土层造成黏土侵,或者泥浆受到可溶性盐污染及岩粉侵入导致泥浆黏度、切力上升时需要降低黏度和切力。一般情况下,可加水稀释泥浆或加入FCLS(铁铬盐)、SMT(单宁)、SMK(栲胶)、烯酰胺或丙烯酸类聚合物及NaHm(腐植酸钠)、KHm(腐植酸钾)、SPNH(磺化褐煤树脂)等降黏剂,同时,加强地表泥浆的固相控制和清除来降低泥浆的黏度和切力。
2.泥浆滤失量的调节
针对吸水膨胀或易坍塌、渗透性好的地层,需严格控制滤失量和泥皮厚度,当盐侵造成滤失量过大时也要降滤失量。
常用的降滤失剂有:有机高分子降滤失剂、有机腐植酸盐及其衍生物、纤维素衍生物、聚丙烯酸衍生物类和野生植物胶类的碱液等,如Na-PAM、Na-CMC、HPH、SPNH、SMC、KHm、K-PAM等。
3.泥浆密度的调节
钻进高压、涌水地层或地应力大引起的破碎坍塌、缩径地层时,需及时提高泥浆的密度。可向泥浆中加入一定数量的惰性粉末,如重晶石粉,黏土粉或含砂量少分散性差的劣质黄土。同时注意做好泥浆净化和防沉淀卡钻工作。
钻进漏失或较完整地层时,应降低泥浆密度,以减轻泥浆漏失和提高钻速。可用机械或化学絮凝方法降低泥浆中固相(尤其是无用固相)含量,以降低泥浆密度。尽量采用不分散低固相泥浆、无固相泥浆及乳化或充气泥浆。
4.泥浆酸碱度(pH值)的调节
各类泥浆都有它适合的酸碱度(pH值)范围,在此范围内泥浆性能就稳定,否则就不稳定,加入的处理剂也不能有效地发挥作用。在测定泥浆滤液pH值的基础上,需提高pH值时,可在泥浆体系中加入Na2CO3和NaOH;需降低pH值时,可加入五倍子粉、栲胶粉、褐煤粉,使其与泥浆中多余的NaOH作用生成中性的单宁酸钠或腐植酸钠盐,另外在泥浆中加水和黏土粉亦可使pH值下降。
5.泥浆润滑性的调节
泥浆的润滑性能可通过测定泥饼的黏滞性和润滑系数来获取。野外以观察钻机回转扭矩和钻具磨损情况来判断。提高泥浆润滑性的措施:降低泥浆含砂量及固相含量;加入皂化油、太古油、沥青、GLUB等润滑剂或脂肪酸皂、磺化蓖麻油、吐温60、吐温80等乳化剂。不过在含钙质及硬水地层,尽量不选用皂化油、太古油等阴离子型润滑剂,因阴离子型润滑剂抗钙侵能力差,易产生破乳现象。
(二)现场泥浆管理与维护
深孔钻探泥浆的用量大,对泥浆性能要求高。泥浆现场管理与维护相对烦琐,如果管理与维护不力,泥浆性能无法保证,易造成泥浆护壁成本增加和孔内事故。深孔钻探施工中,现场泥浆管理与维护应做好以下几点:
1)要配专人管理维护泥浆性能,做到“三勤”(勤观察、勤测试、勤调整)并建立泥浆技术档案。
2)配齐常规泥浆测试仪器,建立现场简易泥浆试验室。
3)强化泥浆的固相控制,利用地表固控系统及时清除泥浆固相颗粒,并定期清理沉淀池池底的沉渣。
4)考虑到处理剂之间的质量及性能差异,配制新浆时应以实际泥浆性能符合要求为准,不能拘泥于理论配方的用量。
5)在转换泥浆体系或换浆时,必须先做小样试验,再确定实际加量。
6)在搅拌新浆或加入处理剂调浆时,必须充分搅拌再排入泥浆池内循环。
7)钻孔替浆时要从上至下逐步替换,不能自下而上一次性替完,以免造成孔壁失稳事故。
8)禁止用清水直接向孔内替浆和稀释泥浆,以免破坏泥浆体系性能而造成孔内事故。
9)泥浆池、沉淀池上必须有遮雨设施,避免雨水流入破坏泥浆性能;要防止打扫卫生、冲洗场地的水流入池中。
10)现场泥浆材料及堵漏材料要标注名称,分类堆放,并有防湿措施。