江蘇淮安楊槐鹽礦段勘探6#泥漿和固控工藝技術

李志強，黃忠高，謝志翔，萬童安

（江西省地質礦產勘查開發局九一二大隊，江西鷹潭335000）

1 地層和鉆井基本情況

江蘇省淮安市楊槐鹽礦段勘探工程6#鉆井施工任務是：1口勘探鹽井，設計井深2100～2500m左右（含600m取芯）。

1.1 地層基本情況

上部為第四系（Qd）：0～155.0m，厚度155m，巖性上部主要為灰黃色、土黃色粉砂質粘土，下部主要為褐色含礫粘土層并含有大量鈣質充填，與下伏地層呈不整合接觸。

中部為新近系鹽城組（Ny），155.0～470m，厚度225m，巖性上部為灰黃色夾灰白色粉砂與中粗砂互層，靠近下部夾粘土薄層，中部紫紅色粘土夾粉細砂，下部以中細砂為主，接近底部為礫石層，礫石主要由石英及硅質成份組成，與下伏地層不整合接觸。

下部為白堊系上統浦口組（K2p）：該組地層可分為三段，根據區內勘探等資料，只揭露浦三段和浦二段上部地層。浦三段（K2p3）上部以紫紅色泥巖、粉砂巖及粉砂質泥巖為主，局部見鈣泥質膠結，含硬石膏團塊，下部以灰褐色泥巖夾粉砂質泥巖為主，含鈣質，局部夾鈣芒硝條帶。浦二段（K2p2）巖性以煙灰色巖鹽、鈣芒硝巖、泥巖為主，成頻繁韻律層產出，根據區內鉆探等地質資料只揭露上亞鹽段的二、三、四巖性組合，且隨井深增加，鹽質變純變厚，有很好的開采價值。

1.2 鉆井設備與配套

鉆井設備見表1。

2 泥漿工藝技術

表1 主要施工設備配置一覽

2.1 一開泥漿工藝技術

由于一開地層從地表往下依次為粉砂質粘土、含礫粘土、粉砂、中粗砂、粘土、細砂、礫石（455～468m）和泥巖、粉砂巖、粉砂質泥巖（其中250～305m井口返出“黑木塊”），所以配制泥漿主要是攪拌粘土粉（加純堿）。在50m深處振動篩開始無法分離粘土塊而跑漿，后換用40目篩網也不起作用；在143.48m和199.95m等處因泥包鉆頭而跳鉆，后采用：①停止鉆進，提高泵量加強水力沖洗效果；②上提鉆頭脫離井底，提高轉速增大離心力使泥塊易于甩出來，并上下大幅度活動幾次；③將鉆頭大鉆壓下放井底，低速開動轉盤循環5～10min；④將鉆頭0t鉆壓下放井底不開轉盤循環5～10min；⑤重復操作一遍①～④，效果明顯；在330m處卸方鉆桿而鉆桿內返噴泥漿，采用增加泥漿粘土粉的辦法有效；進入455m的礫石層前開始輕微漏水，鉆穿礫石換到泥巖層后不漏了，可能不是添加堵漏劑的作用；整個一開期間，泥漿人工清渣工作量太大。

2.2 二開淺層（未進入鹽礦層）泥漿工藝技術

下?244.5mm套管并固井后，繼續土粉制漿鉆進。至8月23日孔深808.21m發生壓差卡鉆，處理后粘土15%（加堿）、磺化瀝青3%制新漿鉆進，此時泥漿比重1.05g/cm3，粘度32s，失水量18mL/7.5min。9月4日來了山東某泥漿材料廠家，先是加磺化酚醛樹脂SMP、磺化褐煤SMC和水解聚丙烯腈鈉鹽Na-HPAN各5包，泥漿失水量由22mL/30min降至6.8mL/7.5min，后繼續添加此3種降失水劑，測得粘度20～21s，比重1.10g/cm3，失水量9.5mL/30min，情況正常，但泥漿溫度44℃一直不降。9月10日孔深1231.47m發生輕微卡鉆，起鉆后清理全部固控箱，后配制以陜西某泥漿公司超細碳酸鈣為主、輔以抗高溫抗鹽降失水劑和水解聚丙烯腈鈉鹽及磺化褐煤等材料的新漿，泥漿性能優良：粘度 25s，比重 1.10g/cm3，失水量 9.2mL/30min，泥餅厚1mm，鉆具上提下放基本無阻力，回轉扭矩明顯變小，但泥漿溫度高至55℃，泵壓較高，孔內排渣少且泥漿起泡嚴重，振動篩工作效果差。1283m開始新螺桿配PDC鉆頭鉆進，效果良好。至進入鹽層時，泥漿溫度不知何故才逐漸降低到正常。

不難發現：①開始時用清水直接配超細碳酸鈣（后來才加了110包粘土粉）的做法可能欠妥；②泥漿起泡嚴重，并引發振動篩工作效果差以致不斷跑漿而造成浪費；③到進入鹽層時，泥漿溫度不知何故才逐漸降低到正常；④泥漿護壁效果不錯，主要是碳酸鈣的“成膜”作用，但泥漿成本高達1200元/m3左右，無法承受；⑤更重要的是，到目前為止，調整泥漿性能的目的沒有跟鉆進工作有機結合，只是為降低失水量而降低失水量。

2.3 二開深層（已進入鹽礦層）泥漿工藝技術

在9月26日飽和鹽水泥漿鉆進前，現場做了簡單的試驗，發現其性能變化特點，即：比重、粘度和失水量迅速上升，pH值隨著含鹽量的增加一直逐漸下降。

在1654.43～1725.37m的第一階段取芯鉆進中，由于進尺非常慢，泥漿起泡嚴重，振動篩等無法工作，以致調整配方困難，固相含量很高，飽和鹽水泥漿性能不斷惡化，且在850～1000m孔段，出現下鉆阻力超20t現象（和取芯筒外徑大也有關系）。

在1725.37～1919.93m孔段，用不取芯復合片鉆頭配螺桿和5雙根?159mm鉆鋌鉆進，進尺較好，但泵壓高，泥漿方面只是加鹽和堿，難以調整失水量。

10月26日，換取芯筒鉆具下鉆時第二次被卡。由于采用水浴解卡（清水沖孔），嚴重破壞井內孔壁，以致事故后孔內嚴重垮塌，長孔段多次反復掃孔，效果不佳。因為缺少泥漿材料，只有不到1t的磺化瀝青等。

11月11日，來了江西某泥漿材料公司的材料和師傅。大量添加降失水劑和潤滑劑，飽和鹽水泥漿性能良好：波美度 27，比重 1.24g/cm3，粘度 21s，失水量7.5mL/30min，泥皮0.5mm，孔內有大塊泥皮返出，孔內阻力變小，但起泡非常嚴重，材料浪費巨大，且鉆進進尺慢，經常憋鉆和跳鉆，后發現系取芯筒上扶正器保徑合金多次少量掉脫所為，換上扶正器解決之。

12月初以后，采用人工清除固控箱泥漿泡沫到地面，再讓泡沫逐漸消除后流動到廢漿渣池，最后用排污泵抽到固控箱進行二次利用，效果尚可。進入12月中旬，飽和鹽水泥漿不再起泡了。12月下旬，飽和鹽水泥漿性能不再調整了，甚至泥漿指標都不要求每天監測，只是添加鹽、低粘纖維素和氫氧化鈉進行維護，以孔內穩定安全即下鉆阻力不超過5t為標準來管理泥漿工作。

總之，在孔深808.21m發生壓差卡鉆前，對泥漿性能尤其是失水量是不怎么重視的；發生808.21m的壓差卡鉆后，用山東某泥漿材料廠家和陜西某泥漿公司材料，對降低失水量又要求太高；隨后受泥漿嚴重起泡等因素影響，無法調整控制失水量這一指標，以致10月26日孔深1899.29m處換取芯筒鉆具下鉆又被卡；在水浴解卡后，江西某泥漿材料公司來人來料以降低失水量為主要目標進行調配新漿，泥漿又嚴重起泡；12月下旬以后，終于認識到：以孔內穩定安全即下鉆阻力不超過5t為標準來管理泥漿工作才是正道。

有必要談談泥漿起泡原因問題。泥漿起泡原因有3方面：①鉆進地層含氣；②泥漿處理劑攪拌分解時產生氣體進而產生氣泡；③攪拌或處理泥漿時（如振動）使空氣進入產生氣泡。本井根本原因可能在于泥漿pH偏低，抗高溫抗鹽降失水劑等材料碳酸根或碳酸氫根含量高、加量大且攪拌不充分隨后引起發酵而起泡，且這種起泡很難消除。

如有可能，今后類似鉆井采用泥漿設計見表2，且飽和鹽水泥漿的正確配制方法是：①盡可能不用或少用原漿；②清水中加氫氧化鈉；③接著添加纖維素，充分攪拌均勻；④再用加料漏斗均勻加入工業用鹽；⑤保持攪拌和循環；⑥測試泥漿性能；⑦添加相應處理劑調整泥漿性能至合格。

表2 今后類似鉆井泥漿設計

3 固控工藝技術

表3系固控設備清單。4級固控，可謂齊全，但使用效果差強人意。具體表現是：啟用振動篩、除砂器、除泥器時，篩網面上經常漿渣不分而跑漿造成浪費；一旦停用時，固控罐泥漿沉淀和沉渣嚴重，泥漿性能不斷惡化，清理固控罐頻次增加。分析其原因，有：一是對固控的重要性認識不足，二是對固控設備的正確使用掌握不充分，三是缺乏泥巖、泥質砂巖地層鉆進經驗，四是配制的泥漿穩定性不好，五是泥漿長時間嚴重起泡的影響，六是篩網規格不匹配，等等。

表3 固控設備詳覽

今后在泥巖、泥質砂巖類地層鉆進時，應考慮不采用泥漿罐進行固控處理泥漿，而是應該在地表開挖泥漿池，利用重力沉淀的原理處理泥漿有害固相；另，5號配藥罐的立式攪拌器轉速和功率偏低。

4 結束語

在不超過3000m深度鹽井取芯鉆進中，配合鉆孔淺部鋼齒牙輪鉆頭+轉盤鉆進方法和鉆孔深部復合片鉆頭+螺桿鉆進方法施工，一開應采用粘土泥漿，二開（見鹽礦前）采用高粘聚陰離子纖維素和氯化鉀配鉀基聚合物泥漿，二開（進入鹽礦層）采用聚陰離子纖維素配飽和鹽水泥漿，并以孔內穩定安全作為衡量泥漿質量好壞的唯一標準，而非鉆井“血液”的泥漿本身各種性能指標的高低大小。