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复杂地层钻探冲冼液性能的好坏直接影响钻进效率、钻孔质量、勘探质量和勘探生产的成本。对于坍塌漏失地层、水敏性地层、松散破碎地层,目前还没有出现性能优良、随钻随堵随护壁的冲洗液。武警黄金指挥部在应用PAA高分子聚合物钻井液治理复杂地层方面已取得一定成效,但价格高、使用不便、在漏失地层应用无效果或效果不大。鉴于此,研制既护壁又堵漏的钻井液,是钻探科研的一个重要方面。
黄金部队野外地质找矿钻探工程工作量大,作业范围广,每年有12000多米钻探工作量。钻探工程通过获取岩心获得地下蕴藏的真实地质资料和直接信息,并对所取得的地质和矿产资源参数做出最终可靠评价。因此钻探进度和钻探质量直接影响找矿的效率和矿蕴藏的预测。在钻探作业中,钻井液的选择与运用是影响钻探进度和钻探质量的重要因素。结合黄金部队野外找矿需要,2002年武警黄金指挥部队给学校下达了“新型钻井液研制”科研项目,研制的钻井液取得了显著成效。为了改进新型钻井液配方,使其使用范围更广,适合更多复杂地层,2003年度武警黄金部队为学校下达了“新型钻井液推广应用”科研项目,任务是对新型钻井液的性能在不同地层进行运用、试验,根据试验数据进行分析,找出改进配方的科学依据,为解决各种复杂地层的护壁堵漏问题而研制出不同配方的新型钻井液,同时应用于生产实践,提高钻进效率,减少井内事故,降低钻探成本。
本文首先对HJ-1复合型钻井液的主要化学成分、综合性能进行实验分析,根据研制数据和研制阶段工程应用情况,完善其配方。其次,根据HJ-1型钻井液的各个成分试验数据,对HJ-1型钻井液的配方进行实验性调整,不同的调整配方,在实验室进行模拟实验,对实验数据进行分析,得出若干种配方。第三,介绍了HJ-1型钻井液在武警黄金部队有代表性矿区进行野外实验的情况,实验结合黄金部队目前主要钻探方法,得出HJ-1复合型钻井液有关数据,通过对实验数据进行分析,进一步完善HJ-1复合型钻井液的各种配方,同时总结出HJ-1复合型钻井液的主要实用方法,确保HJ-1复合型钻井液实用效率高,实用效果明显。第四,介绍了HJ-1型钻井液在黄金部队内部推广应用情况,对HJ-1型钻井液性能进行了改良,提高了HJ-1复合钻井液在黄金部队各矿区的适应性,降低了生产成本、使用方法简单、使用效果明显、生产效率得到了提高、减少了钻探事故发生。
通过HJ-1在实际生产中的试验应用,总结出HJ-1钻井液如下特点:
(1)比重低,可以实现低压条件下的压力平衡钻进,减少了钻井液的漏失。
(2)携带、悬浮岩屑能力强,孔底清洁,减少了岩石的重复破碎,降低了孔内事故。
(3)流变特性好,失水量低,泥皮质量好,降低了泥浆对孔壁的冲刷作用和水化作用,有效地维护了孔壁的稳定。
(4)剪切稀释特性较好,比重低,降低了静液柱压力、粘度对机械钻速的影响,有效地提高了钻进效率。
(5)由于该钻井液本身悬浮岩屑能力强,沉砂较为困难,自身净化能力较差,需在沉砂设备的开发方面作进一步研究。
(6)高聚物冲洗液在防漏、堵漏、防塌、抗温等方面具有较大开发潜力。
本文课题在不同矿区的研究成果,为类似条件的矿山勘探提供了经验借鉴。研发的HJ-1复合型钻井液在不同类型地层中的不同配方数据,可在武警黄金部队各支队中进行推广应用。