深部鹽礦勘探鉆井液研究與應用

盧書亭

（中國平煤神馬集團聯合鹽化有限公司，河南 平頂山 467000）

在深部鹽礦鉆井中，鹽礦上面的地層主要有鹽泥層、鹽膏層、頁巖等，在這樣的地層進行鉆井工作，鉆速過快可能會引起鉆屑中土粒膨脹、軟化、分解等問題，都可能會給鹽礦的內部穩定帶來隱患。因此，在深部鹽礦鉆井過程中，需要改善鉆井方法，提高施工的安全性。通過對鉆井液的研究發現，選用合適的鉆井液進行施工，可以增加礦井內部環境的穩定性，給深部鹽礦的開采帶來了安全保障。

1 鉆井液體系選擇與設計

在鹽礦鉆井中，鉆井液在某種程度上也可以說是鹽礦的血液、鉆孔沖洗液。鉆井液成分比較簡單，從成分上，可以分為清水、泥漿、無粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井液，無需處理，使用方便，適用于完整巖層和水源充足的地區。泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩定巖層。安全是生產的第一要素，地下巖層的分布情況與鹽礦開采安全息息相關，在鹽礦開采的準備階段，應該對鹽礦周圍的地形進行仔細的勘察，應該避免在土質斷層進行鹽礦的開采。有些鹽礦設在土質斷層的區域，在開采過程中，鹽礦開采工藝沒有問題的情況下，如果鹵水不小心滲入到周圍的土壤中，就會將斷層的土質變得活動，因此鉆井前應該仔細勘察。

在深部鹽礦鉆井時，安全生產是第一要素，在確保安全的同時，應該盡可能地降低鉆井成本。在深部鹽礦鉆井時，土質對鉆井的影響比較大，主要土層有鹽泥層、鹽膏層、頁巖等，在不同的土層鉆井時需要注意的問題也不同。針對不同的土質，在施工時鉆井液的配比與選擇也不同。遇到泥巖或者砂巖時，可以采用清水或者泥漿，一開鉆完就直接下井管，并且進行固定處理，可以防止產生黏土。黏土吸水性較強，使用鉆井液可能會出現吸水膨脹，造成縮徑的現象，使用清水或者泥漿可以在很大程度上可以降低鉆井的成本。

當遇到巖層或泥巖層時，為防止鉆井液與巖層發生化學反應，在鉆井液的選擇應該主要以抗鹽與鈣為主。眼膏層可以使用鹽水泥漿，普通泥漿如果與巖層發生反應，可能會導致巖層發生移動，從而導致整個土層發生移動，這會使鹽礦內部環境變得不穩定，引起安全隱患，而鹽水鉆井液與巖層成分相同，不需要特別配置，可以直接從鹽礦中得到，在深部鹽礦鉆井中，使用鹽水泥漿成本比較低，性能好，既容易得到，又能夠很好的抑制鹽膏的流動性。

因此，在鉆井液體系的選擇中，主要依據的土層的結構，比如黏土、巖層、鹽膏等，不同土質選擇不同的鉆井液，在安全、實用性高的基礎上應該特別注意控制成本，鉆井需要大量的鉆井液，應該選擇價格低廉的鉆井液。

2 深部鹽礦勘探鉆井問題分析

（1）地層壓力平衡問題。在深部鹽礦勘探鉆井過程中，仍然存在幾個問題，首先是地層壓力平衡問題。在鹽礦鉆井時，鉆井液中液體存在一定的壓力，與此同時土地中各個土層也存在一定的壓力，深部鹽礦鉆井時，使用鉆井液后，這兩種壓力就會出現相對的狀況。此時如果鉆井液的壓力比較小，地層就會發生縮徑現象，深部鹽礦在開采過程中如果出現縮徑現象會給鹽礦的安全帶來隱患，以此在使用鉆井液鉆井時，應該注意對鉆井液的處理。

（2）水敏性地層水化膨脹。在鉆井過程中，有些土層會表現出較強的吸水性。如在黏土層施工時，出現的水就會立即被土層吸收，土層吸收水之后，會變得膨脹，土層膨脹同樣會導致縮徑現象。在深部鹽礦鉆井，并不是所有土層都是吸水性土層，但是如果遇到吸水性土層時，需要做好水量控制，主要是對鉆井液的控制，防止發生縮徑現象。

（3）粘附問題。深部鹽礦鉆井中，最主要的工具是井鉆。在鉆井時，鉆與泥土之間有一定的摩擦系數，當摩擦系數出現異常時，就會出現卡鉆現象，會影響深部鹽礦鉆井的施工。當出現卡鉆現象時，應分析是什么類型的卡鉆，然后有針對性的進行處理。

（4）散垮問題。在鉆井過程中，還存在井壁散垮問題，如果出現井壁散垮，掉落的井壁就會堵塞鹽礦的通道，導致縮徑。在深部鹽礦鉆井過程中，應該科學的計算鉆井液的密度、重量等，預防各類問題的發生，確保安全生產［5］。

3 室內實驗

（1）鉆井液基本性能測試。對于鉆井液的研究不能只建立在理論基礎之上，還應該通過實驗對鉆井液的可行性進行分析。首先對鉆井液進行實驗室配比，如表1所示。

表1 鉆井液基本性能對比

表1可以看出，只有6號鉆井液的實用性較高，不同的配比影響下，鉆井液的實用性與功能也都不同，因此在鉆井液的調配時，應該根據不同的土質需要進行調配。

（2）泥頁巖陽離子交換容量測定實驗。在鹽礦鉆井的過程中，會產生一定量的鉆屑，鉆在室內實驗中，我們針對鉆屑進行了陽離子交換測定實驗，通過陽離子容量測定實驗可以看出鉆井過程中產生的鉆屑的水化分散程度，鉆井過程中，有些土質是屬于水敏型，吸水性較強，在這樣的土質中，應該注重對鉆屑的處理，防止水敏土質吸水過多造成膨脹，從而導致縮徑現象。

（3）鉆井液的應用。在深部鹽礦的鉆井過程中，鹽膏型土質鉆井最為困難，因此應該利用鉆井液進行開礦，但在鉆井液的現場應用中還存在一定的問題需要去改善。在我國的鹽礦開采中，使用鉆井水溶開采的方式時經常會在地表發生井管斷裂的現象，鉆井液噴射到周邊的環境中，對周邊環境造成嚴重影響。除此之外還會導致鹽礦的覆蓋層承載力也會降低，這樣的鹽礦開采既有安全隱患，又污染環境。

3 結語

綜上所述，在深部鹽礦的開采過程中，通過對鉆井液的使用，鉆井的工作效率得到了有效的提高，成本也在一定程度上降低了。本文通過對鉆井液的研究，證明了在深部鹽礦的開采過程中，鉆井液使用的可行性。鹽礦鉆井時，鉆井液可以起到抑制、穩定等作用，科技在不斷進步，社會在不斷發展，當前鹽礦開采的第一要素是安全，因此在深部鹽礦開采之前需要對地形等進行勘探，確保安全生產，在安全的同時還需要把降低開采成本，本文對鉆井液的研究目的就是深部鹽礦鉆井更加安全、便捷。