鑽孔沖洗液

鑽孔沖洗液在鑽探工程中發揮著重要作用，沖洗液的添加劑已從僅 滿足鑽頭鑽進發展到適應各方面需求的鑽進沖洗液體系。例如：為快速鑽進服務的低粘度、低摩擦、低固相的聚合物沖洗液。防卡沖洗液、針對岩石特點的防塌沖洗液、鑽鹽岩層的飽和鹽水沖洗液等，形成較為完整的沖洗液體系。

基本介紹

• 中文名：鑽孔沖洗液
• 外文名：drilling fluid
• 功能：冷卻鑽頭、排出岩屑、保護孔壁

沖洗介質種類

第一類：液態沖洗介質（簡稱沖洗液），是以水和油為主體的沖洗介質。包括清水（淡水）、鹽類飽和溶液、乳狀液、泥漿等散種。

第二類：氣態沖洗介質，是以空氣為主體的沖洗介質，包括乾空氣和霧化氣體等。

第三類：其他類型的沖洗介質，如粘性泡沫和充氣泥漿等。這些雖然是液態和氣態沖洗介質的演進，但其功能和作用機理又區別於液態和氣態沖洗介質，成為一種新型的沖洗介質。

上述各種沖洗介質各有自身的特性和適應範圍，因此在套用中要根據地層情況、鑽進工藝要求和經濟效果與可能性來選擇。其中第一類在我國岩心鑽探套用較廣泛。

功能

在岩心鑽探中，要保證優質快速安全鑽進，正確地選擇，使用沖洗液起著十分重要的作用，因此沖洗液被稱為鑽進過程中的“血液”。其功用如下：

1、清洗孔底，懸浮和攜帶岩粉

鑽進過程中，鑽頭不斷地破碎孔底岩石，延深鑽孔，與此同時孔底會產生大量的岩粉、岩屑，借循環著的沖洗液，將鑽頭破碎的岩粉、岩屑及時地攜帶到地表，以保持孔底清潔；當沖洗液中斷時，利用沖洗液本身的一定性能（如觸變性），將岩粉懸浮起來，防止岩粉迅速沉澱造成埋鑽事故。

2、冷卻鑽頭，提高鑽頭使用壽命

鑽進中，孔底鑽頭破碎岩石消耗的有效功，只占傳到孔底的機械功的很小一部分，絕大多數的機械功作用於與岩石的摩擦，轉化為熱，因此孔底鑽頭溫升較高。尤其是金剛石鑽進，其鑽頭溫升可達到二、三百度，如果得不到及時冷卻，將會造成燒鑽（即金剛石碳化）。或過早磨損，所以鑽進過程中，借循環著的沖洗液將其熱量帶走，從而冷卻鑽頭，達到延長鑽頭使用壽命之目的。

3、潤滑鑽頭和鑽具，減弱鑽具震動

鑽進過程中，尤其金剛石鑽進中，使用加潤滑劑的乳化沖洗液，它可以減小鑽頭和孔底岩石、鑽具和孔壁間的摩擦阻力和有效地減弱鑽具高轉速迴轉時震動及減輕鑽機動力機等的負荷，使鑽頭工作平穩。

4、形成泥皮，保護孔壁

鑽進過程中利用沖洗液本身的性能，在孔壁上形成薄而緻密的泥皮，防止孔壁坍塌、掉塊；調節沖洗液的比重，可以防止湧水、漏失、井噴等事故。同時，某些沖洗液對不穩定的和水敏性的地層還有抑制的作用，有效地防止孔壁的膨脹、坍塌。

5、輸送岩心

反循環連續取心鑽進時，利用沖洗液作介質，連續地通過鑽桿柱向地面輸送岩心，這種方法取得的岩心，代表性好，層次確切。

6、採用渦輪鑽、螺桿鑽及衝擊迴轉鑽等時，沖洗液是傳遞動力的工作介質。

使用方式

鑽進過程中，根據沖洗液的循環路徑不同，有以下三種循環方式：

1.正循環：沖洗液由泥漿泵經由高壓膠管和鑽具內孔送至孔底。然後通過鑽頭底端經由鑽具和孔壁之間的環狀間隙返回地面；

2.反循環：沖洗液由泥漿泵吸取後，所經的路線是正循環的逆向。

3.孔底反循環：沖洗液 由泥漿泵經由高壓膠管送入鑽桿內，再經特製的孔底反循環鑽具（或接頭），使一部分沖洗液沿鑽桿與孔壁間的環狀間隙返回地表；另一部分沖洗液，由於特製反循環鑽具（或接頭）的抽吸作用而吸入孔底，經鑽頭到岩心管、鑽桿內，到特製反循環鑽具（或接頭）處，經特製反循環鑽具（或接頭）的分水眼，一部分沖洗液隨送入的沖洗液返回地表，另一部分隨送入的沖洗液吸入孔底。如此來回循環，使之達到沖洗鑽孔的目的。

潤滑性能評價

1、四球式摩擦 (極壓 ) 試驗機評價法

本方法是在四球式摩擦 (極壓 ) 試驗機上評價潤滑材料的μ值、 邊界膜強度、 綜合磨損值 ( ZMZ ) 等。 我國標準為 SY2665一77 ( sY2665一655) , 美國標準為 ASTM , DZ783~ 71。

2、鐵姆肯試驗機評價法

本方法是在鐵姆肯磨損與潤滑試驗機上(國產型號為 MHK一 500 環塊式磨損試驗機) 評價潤滑介質的抗摩擦能力, 即以該試驗機鋼製試件純滑動摩擦面上不出現擦傷時負荷槓桿祛碼盤上的最大負荷 (同邊界膜強度的意義 ) , 用 OK 值表示。該指標評價方法：我國採用 SY2685一82 標準 , 美國採用AsTM、DZ782一74標準。

3、白勞德極壓潤滑儀評價法

極壓潤滑儀是 由美國白勞德泥漿公司為評價鑽井 泥槳的潤滑性能而設計的結構緊湊的測定儀器。該儀器摩 擦副為環一塊式, 試環, 試塊尺寸規格與材質均大致同於鐵姆肯試驗機試環、試塊要求，該儀器工作原理同於鐵姆肯試驗機。該儀器試環用鎖緊螺母固定在轉動的主軸端與安裝在扭臂連線軸末端夾持器中的試塊相對轉動。施載入荷是由扭臂將壓力傳遞到試塊，並由試塊傳遞到試環上而完成。

漏失量觀測

觀測原理

鑽孔沖洗液漏失量觀測確定導水裂隙帶高度的方法是利用了液體在孔內自重壓力下會沿裂隙流動漏失，根據鑽探過程中給水量和回水量計算出沖洗液漏失量以反映岩體的透水性，邊鑽進，邊取數據，觀測資料較為直觀，是一種直觀的觀測手段。在導水裂隙帶範圍內的水流必然向採空區運動排泄而不可能在臨界面儲存。因此在此位置時鑽孔沖洗液漏失，水位相應下降；鑽孔中斷給水後，水位不斷下降直至孔底。鑽孔到達臨界面時的耗水量、水位變化幅度，因臨界面所處位置的岩性、裂隙發育和聯通程度不同而有所差異。

觀測系統

工作方法

鑽孔開鑽後採用清水作為沖洗液，待形成循環時，測定水源箱水位，並記錄相應的時間、鑽進深度，每鑽進0. 5m 時再測定記錄一次，直至完成完整的一回次；在每次上下鑽時觀測記錄一次鑽孔水位；當沖洗液循 環中斷時及時記錄孔深和時間，並詳細描述記錄岩芯的垂向裂隙發育狀況；最後整理觀測資料，計算單位時間沖洗液漏失量，繪製鑽孔沖洗液漏失量曲線和鑽孔水位曲線，綜合確定導水裂隙帶高度。