
在砂層、礫石,卵石以及破碎帶地層中鉆進(jìn),成孔的難度很大。這類(lèi)地層稱(chēng)為機(jī)械分散地層。由于顆粒之間缺乏膠結(jié),鉆進(jìn)時(shí)孔璧很容易坍塌。對(duì)于這類(lèi)地層用泥漿或高粘漿液護(hù)壁,解決問(wèn)題的關(guān)鍵是增加井壁顆粒之間的膠結(jié)力。
枯性較大的漿液適當(dāng)滲入并璧地層中,可以明顯增強(qiáng)砂、礫之間的膠結(jié)力.以此使孔壁的穩(wěn)定性增強(qiáng)。提高漿液粘度,主要通過(guò)使用高分散度泥漿(細(xì)分散泥漿)、增加泥漿巾的粘土含量、加入有機(jī)或無(wú)機(jī)增粘劑以及采用高粘化合物鉆進(jìn)粉等措施來(lái)現(xiàn)。細(xì)分散泥漿是含鹽量小于I%、含鈣量小于0.012%,不含抑制性高聚物的分散型泥漿。其組成除枯土、Na2CO3和水外,為了滿足成孔需要,往往加有提粘劑、降失水劑和防絮凝劑〔稀釋劑)。依所加處理劑的不同,可有不同種類(lèi),如鈉狡甲基纖維素泥漿、鐵鉻鹽泥漿、木質(zhì)素、磺酸鹽泥漿和腐植酸泥漿等。高粘化合物鉆進(jìn)粉的主材源于大分于天然植物、高分子礦物化合物或生物聚合物。經(jīng)不同的化學(xué)處理加工,其品種繁多。這類(lèi)粉劑產(chǎn)品在水中易溶,能形成粘稠性高的漿液。
2. 土層
在粘土、泥頁(yè)巖中鉆進(jìn),突出問(wèn)題之一是孔壁的遇水膨脹、縮徑,甚至1-3=1-1*9/10+2*9-7=3流散、垮孔。其原因是粘土、泥頁(yè)巖中存在著大量的粘土礦物,尤其是蒙脫石枯土礦物的存在,使孔壁粘土接觸到成孔液中的水份時(shí),即發(fā)生粘土的吸水、膨脹、分散。這樣的地層又稱(chēng)為水敏性地層。顯然,對(duì)于水敏性地層,盡量減少成孔液對(duì)地層的滲水,也就是降低成孔液的失水量以及增強(qiáng)孔壁巖土的抗水敏性、抑制分散是最為關(guān)鍵的問(wèn)題。
3. 巖石層
對(duì)于鉆進(jìn)、擴(kuò)孔而言,堅(jiān)硬巖石有以下特點(diǎn):
(1)由于巖石堅(jiān)硬、摩擦性強(qiáng),鉆進(jìn)時(shí)破碎巖石所需要的消耗大,進(jìn)尺慢,鉆頭磨損厲害,容易發(fā)熱燒鉆。
(2)鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖石形成的井壁相對(duì)穩(wěn)定,除了遇到較大的地層破碎帶,一般情況下不易發(fā)生像土層、泥頁(yè)巖和砂礫層那樣的坍塌垮孔。
(3)由于硬巖鉆進(jìn)多采用磨削方式碎巖,鉆屑顆粒細(xì)小,因而懸排鉆屑較為容易。
對(duì)硬巖地層成孔液的設(shè)計(jì)應(yīng)側(cè)重于增強(qiáng)潤(rùn)滑性和冷卻性,減少固相含量以利于提高鉆速;而對(duì)成孔液的懸排能力和護(hù)壁性往往要求不高。
就減小鋪管阻力而言,在許多地層中進(jìn)行非開(kāi)挖鋪管,經(jīng)常遇到頂管、拉管的阻力較大,導(dǎo)致鋪管困難,有時(shí)甚至半途而廢。而解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù)之一就是采用潤(rùn)滑性能好的成孔液,使孔壁巖土摩擦系數(shù)顯著降低。
潤(rùn)滑減阻型成孔液可以分為乳狀液、聚丙烯酞胺漿液和乳化泥漿3種類(lèi)型。
4. 溶蝕性地層
溶蝕性地層以氯化鈉鹽層最為典型,其他還有鉀鹽、石膏、芒硝、天然堿等。這類(lèi)地層又稱(chēng)為水溶性地層,它們遇到成孔液中的水份就會(huì)發(fā)生溶解,使孔壁溶蝕掉,其結(jié)果經(jīng)常導(dǎo)致孔眼超徑、垮塌。
對(duì)付水溶性地層,主要從兩方面解決:一是降失水;二是降低成孔液對(duì)地層的溶蝕性。在基漿中加入與地層被溶物相同的物質(zhì),使溶解度趨于飽和,就是常用的治理溶蝕的方法。例如在巖鹽中成孔,采用鹽水漿液作為成孔液,防塌效果良好。
為了使成孔液具有一定的粘度和重度,有時(shí)將鹽水和粘土粉復(fù)配成鹽水泥漿。它是粘土懸浮液中氯化鈉含量大于1%,或是用咸水(海水)配制的泥漿,靠氯化鈉的含量較大而促使粘土顆粒適度聚結(jié)并用有機(jī)保護(hù)膠維持此適度聚結(jié)的穩(wěn)定粗分散泥漿體系。依含鹽量的高低,分為鹽水泥漿(一般含鹽量為3%^-7%)、海水泥漿(總礦化度一般為3.3%一3.7%)和飽和鹽水泥漿(氯化鈉約為33%一36%)鹽水泥漿的粘度低,切力小,流動(dòng)性好,抗鹽侵,抑制巖鹽地層的溶解,抗粘土侵的能力強(qiáng),抑制泥頁(yè)巖水化膨脹、坍塌和剝落的效果好。
鹽水泥漿的配制有兩種情況:其一是先用淡水制備分散性泥漿,然后加鹽轉(zhuǎn)化為鹽水泥漿;其二是直接用咸水或海水配制泥漿。前一種情況相當(dāng)于鹽侵后泥漿的處理,容易配制;后一種情況,由于膨潤(rùn)土和普通粘土在鹽水中不易分散,故配漿困難。為此,對(duì)于用鹽水或海水直接配漿,宜用抗鹽粘土,如凹凸棒土、海泡土等。
在非開(kāi)挖鋪管施工中,有時(shí)會(huì)遇到嚴(yán)重漏失地層,成孔液無(wú)法循環(huán)返出孔口,從而造成鉆碴在孔內(nèi)積淤和成孔液消耗劇增的不良后果。針對(duì)這種情況,采用低密度泡沫漿液可以有效解決之。泡沫漿液是含有大量氣泡的氣液分散體系。其中的液體為連續(xù)相.稱(chēng)為基液;其中的氣體是分散相,常壓下的氣體總和體積可占到30%一90%。因此泡沫漿液的重量一般比同體積的水還要輕,密度可低到0.5kg/l以下。它用在低壓漏失地層中,最主要的成效是顯著減輕了向地層孔隙漏失的壓力,使成孔液不向或少向地層里漏失而保障正常循環(huán)。
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