朱發(fā)憲

(青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局八隊，青海 西寧 810012)

在巖土工程勘察中，經(jīng)常用到地層鉆探技術。有研究[1–3]表明，在進行復雜地層的鉆探過程中，若采取普通鉆井液實施鉆探，易出現(xiàn)鉆孔垮塌和取心質(zhì)量低的問題，而將植物膠沖洗液應用于鉆探技術中可滿足穩(wěn)定孔壁和高質(zhì)量取心的技術要求。筆者概述了植物膠沖洗液的特點和作用，探討了植物膠沖洗液在復雜地層的鉆探中的性能控制及應用效果，以期為復雜地層鉆探實踐提供參考。

1 植物膠沖洗液的主要特點及作用

傳統(tǒng)的鉆探?jīng)_洗液主要包括清水、泡沫液、泥漿以及聚丙烯類等無固相沖洗液，其主要作用為冷卻鉆頭、穩(wěn)定孔壁、排除巖屑以及潤滑減阻，簡單的鉆井液只需要植物膠、高分子聚合物和一定的化學處理劑，就能夠滿足一定的鉆井性能要求。植物膠沖洗液成分源于屬于天然高分子聚合物的植物資源，是在無固相沖洗液的基礎上發(fā)展起來的，相比于泥漿，植物膠沖洗液具有低密度、高流動和活粘度的特點，這使得植物膠沖洗液被廣泛應用于復雜鉆探實踐中。因為植物膠沖洗液除具有潤滑、除屑和液化和沖刷等作用外，還具有非常強的巖屑粘結(jié)力和絮凝清除功能，可以在井壁上產(chǎn)生薄而韌的聚合物膜，進而起到良好護心穩(wěn)壁和潤滑減阻的效果，并且不會產(chǎn)生鉆屑積累的問題，可有效提高孔底鉆頭的鉆進效率。

2 植物膠沖洗液的性能控制

植物膠沖洗液憑借自身特點和優(yōu)勢被廣泛地應用于地質(zhì)勘查工程中，有效解決了因固相顆粒而導致的地層孔隙受堵或巖心受污的問題。有研究[4]表明，未經(jīng)加工處理的植物膠液直接用于地質(zhì)鉆探，并不會發(fā)揮良好的沖洗液作用，其護心穩(wěn)壁效果也不明顯，必須在植物膠液中加入一定劑量的處理劑。如添加有機物、高分子化合物或偶聯(lián)劑，讓其充分進行水化作用、橋接作用和交聯(lián)作用，實踐工作中為得到性能穩(wěn)定的新型植物膠沖洗液，主要是通過添加處理劑來對其性能加以有效控制。

(1)增強親水性和可溶性。新型植物膠液全都是親水性非常強的天然物質(zhì)，因此較大比例的植物膠液在與水混合后，能夠迅速溶于水，并由此形成均勻的親水膠體。

(2)提高降失水性。新型植物膠液在使用過程中可在孔壁或巖心表面產(chǎn)生薄而韌的保護膠膜，進而有效阻止沖洗液中自由水的流失。

(3)增強潤滑性。新型植物膠沖洗液具有較強的潤滑減阻性，可有效降低鉆頭與井壁間的摩擦系數(shù)，有效減少泥餅粘滯性和粘附卡鉆率。

(4)增強粘結(jié)性。新型植物膠液對巖層具有較強的物理和化學吸附性和粘結(jié)性，可以在孔壁和巖心表面產(chǎn)生一層薄而韌的保護膠膜，進而起到良好的護心穩(wěn)壁作用。

(5) 提高表面張力。新型植物膠沖洗液由于自身表面張力較大，成膜效果較好，所以能夠?qū)r心形成有效包裹，有助于提高取心質(zhì)量。

(6)流變性。傳統(tǒng)的沖洗液由于沒有固相成分，要保持較高粘性和切力要求具有較強的成膜性和潤滑性，而新型植物膠沖洗液就算在高速流動的情況下，分子鏈之間也能保持結(jié)構穩(wěn)定和狀態(tài)柔順，并保持良好的粘彈性，以起到減振效果。

(7)提高粘彈性。新型植物膠沖洗液在復雜地層的鉆探過程中對孔壁和巖心起到減振作用，達到護心穩(wěn)壁的效果，有助于提高取心效率和質(zhì)量，在不同種類的鉆井沖洗液中，植物膠沖洗液的粘彈性越好，其所取得的鉆探效果也越佳。

3 植物膠沖洗液的應用效果

為了提高鉆進效率，提高取心質(zhì)量，廣大技術人員對植物膠沖洗液的應用研究[4]越來越多，大量實踐表明，植物膠沖洗液可以充分滿足復雜地層鉆進和取心的技術要求，并具有以下技術特征及應用效果。

(1) 密度小，靜液柱壓力低，孔底壓差不高，有助于提高鉆進效率。

(2) 有較強的潤滑性，可有效降低泵送壓力，優(yōu)化機械運轉(zhuǎn)。

(3)粘性和流變性較強，并具有較大的調(diào)控性，可充分滿足巖層鉆進和除屑要求。

(4)高分子聚合物的含量較高，可有效避免地層膨脹和巖屑分散的問題，達到護心穩(wěn)壁的效果。

(5)不具有無固相分子，對鉆頭磨損度較低，有助于小口徑金剛石技術在地層鉆進領域的廣泛應用。

(6)較強的潤滑減磨性和流變性，可充分滿足高轉(zhuǎn)速鉆進狀態(tài)下的技術要求。

(7)巖心受污風險小，有助于獲取客觀真實的地質(zhì)資料。

(8)維護簡單，綠色無污染，有助于生態(tài)保護。

總之，新型植物膠沖洗液可充分滿足復雜地層鉆探對鉆井液的性能要求，能夠有效適應復雜地層鉆進高質(zhì)量取心需求，屬于一種全新的鉆井沖洗液，具有非常廣闊的應用前景。

[1]解有波．四川攀枝花鐵礦區(qū)鉆探泥漿技術探討[J]．中國西部科技，2011，10(26)：3–5．

[2]李宏．低固相泥漿在福建煤田鉆探中的應用[J]．探礦工程，2011，38(9)：18–20．

[3]靳紅兵．深部巖鹽取心鉆探技術[J]．探礦工程，2011，38(10)：10–13．

[4]占樣烈，徐力生，李月良，等．植物膠沖洗液特殊功能及其作用機理的分析與探討[J]．勘察科學技術，2009(2)：34–37．