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              植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用

              發布日期:2014-10-08 14:30:29
              植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用研究
              植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用
              植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用,植物膠沖洗液被廣泛應用于復雜地層鉆探技術中,本文介紹了植物膠沖洗液的主要特點及其在鉆探工作 中的作用,分析了其在復雜地層鉆探中的性能控制及應用效果。
              在巖土工程勘察中,經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,植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用, 若采取普通鉆井液實施鉆探,易出現鉆孔垮塌和取 心質量低的問題,而將植物膠沖洗液應用于鉆探技 術中可滿足穩定孔壁和高質量取心的技術要求。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
              傳統的鉆探沖洗液主要包括清水、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 結力和絮凝清除功能,可以在井壁上產生薄而韌的 聚合物膜,進而起到良好護心穩壁和潤滑減阻的效 果,并且不會產生鉆屑積累的問題,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勢被廣泛地 應用于地質勘查工程中,植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用,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,未經加工處理的植物膠液直接用于地質鉆 探,并不會發揮良好的沖洗液作用,其護心穩壁效 果也不明顯,必須在植物膠液中加人一定劑量的處 理劑。如添加有機物、高分子化合物或偶聯劑,讓 其充分進行水化作用、橋接作用和交聯作用,實踐 工作中為得到性能穩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,植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用,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,有效減少泥餅粘滯性和粘附卡鉆率。
              (4)增強粘結性。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性,可以在孔壁和巖心 表面產生一層薄而韌的保護膠膜,進而起到良好的 護心穩壁作用。 
              (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,所以能夠對巖心 形成有效包裹,有助于提高取心質量。
              (6)流變性。傳統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構穩定和狀態柔順, 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 心穩壁的效果,有助于提高取心效率和質量,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,提高取心質量,廣大技術 人員對植物膠沖洗液的應用研究[4]越來越多,植物膠沖洗液在復雜地層鉆探中的應用,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,可有效降低栗送壓力, 優化機械運轉。
              (3)粘性和流變性較強,并具有較大的調控性, 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 轉速鉆進狀態下的技術要求。
              (7)巖心受污風險小,有助于獲取客觀真實的地 質資料。
              (8)維護簡單,綠色無污染,有助于生態保護。 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。
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