Ｔ ＧＹ脚Ｌ． 水文钻探工程中钻井液的应用 郭厚德，王旭，黄勇 （东北煤田地质局一。七勘探队。辽宁阜新１２３０００） 摘 要 钻井液的作用是冷却钻头、冲洗孔内岩粉、保护孔壁，利用泥浆内部的结构强度悬浮岩粉，使停钻、停泵时 岩粉不至于很快沉入孔底等。而在水井钻探工程中不仅对钻井液提出以上要求，还要尽可能的使钻孔内的含水层不被 钻井液中的固相材料所污染，文章阐述了低固相钻井液在阜新辉绿岩找水工程中使用的效果。 关键词钻井液；水丈钻探；辉绿岩 中图分类号：Ｐ６３４ 文献标识码：ｈ １水文钻探工程中钻井液使用的重要性 常规钻井液的作用是冲洗孔底、携带岩屑、平衡地层压力、 冷却润滑钻头、稳定井壁、悬浮岩屑、通过钻井液所带出的岩屑， 可以获取地层许多信息、可将泥浆泵的功率经钻柱从钻头水眼 高速喷射传到井底，提高钻头的破岩能力，加快钻进速度。 钻井液的护壁功能，是指在钻探过程中使孔壁形成一层薄 而韧的泥皮，它起到了减少钻具与孔壁摩擦力，防治钻具冲击 孔壁产生掉块，并且利用钻孔内钻井液所产生的静压力和造壁 性能，在有裂隙、破碎掉块、缩径、坍塌、流沙层、漏失等地 层钻进时，对孔壁的保护作用。 水井钻探中勘探区地层的含水性是地质构造及自然条件所 形成的，我们不能够改变，所以说，含水层产水量的大小影响 因素为钻井的方式、所用的完井工艺和所选取的钻井液性能。 在相同钻进方法和成井工艺的基础上，那么水井周围渗透性的 因素主要在所使用的钻井液性能上，影响的因素有： １）钻井液中化学药剂进入含水层，产生不良的化学反应。 ２）钻井液中的固相物质进入地层孔隙内，阻碍水流的通道。 ３）使用具有固相物质的钻井液钻进时，这种钻井液就会在 孔壁上形成不同质量的泥皮，从而会非常严重的影响到该含水 层的产水量。 由此可见，钻井液的性能在井周渗透性恢复方面起着极其 重要的作用。在实际的水文井钻探中，为护壁堵漏，常采取粘 度较大的钻井液进行钻进，钻井液会带着固相侵入近井地层， 堵塞原有地下流体的孔隙裂隙，使产层的渗透率降低，成井后 开采时，生产井的产水量低。因此，在这类地层中钻进，护壁 堵漏与保护地层渗透性成了一对特殊的矛盾。因此在水文钻探 工程中一定要有预见性的制定适合本地区的钻井液配方，不但 可以提高机械钻速、保障井内安全又能克服传统钻井液中固相 物质对含水层的影响。 ２钻井液在辉绿岩找水中的应用 阜新市是辽宁省严重缺水的城市，以往主要开采第四系地 层中的地下潜水，近几十年来，随着遍布较广的矿区采煤影响 以及工农业生产和生活用水的抽取，其水位在逐年下降，个别 地方已经没有潜水含水层了。部分地区的潜水虽保有一定的可 开采水量，但也因遭受人为活动的影响，污染严重而无法利用。 考虑到未来城市的发展，供水问题更加显得重要。本次供水水 源地勘察设计把目光投向了城市周围的地下深部一阜新地区基 岩地下构造裂隙水。目的是探明城市周围的地下深部～阜新地 区基岩地下构造裂隙水，目标层位为开发区～东梁一带（非采 矿区）阜新组地层，该地层由于断裂地质构造的发育及大范围 文章编号：１６７１－７５９７（２０１４）０３—００７８－０１ 岩浆岩侵入体的破坏（约４０ｋｍ２），第三系辉绿岩侵入体沿着深 大断裂及地层间软弱带穿插侵入，在形成过程中对围岩造成了 极大的破坏，在接触部位产生了大量的蚀变裂隙带，增加了地 下储水空间，同时辉绿岩内部致密完整性特点构成了地下水阻 隔和储存作用。该层段地下水一般赋存深度比较大，其补给源 有一定距离（西部山区）稳定较好。可作为供水水源地有针对 的进一步勘察、开发利用。 本勘探区地质构造复杂，岩性胶结不良，透水性较强，属 多层破碎易坍塌掉块及漏失区。在工程初期为了不污染水层， 使用清水钻进施工，由于清水没有护壁性能，井内卡钻和埋钻 等安全事故频发，成井率极低。针对上述技术难题，项目部的 工程技术人员设计了适合该区的钻液体系，在设计钻井液组成 时充分考虑的因素有：地层中粘土和无机盐的种类及含量、地 层敏感性的类型、孔喉直径以及地层水的矿化度和离子组成等。 这种钻井液可以控制岩层破碎坍塌掉块，防止裂隙地层的 消耗及漏失，保证井眼畅通，又可以最大程度上保护了含水层 不被污染。得出了基本配方如下： ０．１％ＰＡＣＬ＋Ｏ．１％ＫＰＡＭ＋０．５％ＦＬ一１＋Ｏ．１％ＸＣＤ＋０．５％ＳＭＫ＋０．５％Ｓ ＭＰ一１＋４．Ｏ％＋钠膨。 以上配方为基准配方，施工现场可以根据实际地层情况加 入一些润滑剂，它与钻井液具有良好的配伍性，有效降低钻井 液的摩阻系数和很强的封堵性及承压能力，它所形成封堵膜， 可以降低钻井液滤失量，提高地层的承压能力。 该工程在施工两口井以后，选用了如上的低固相钻井液， 结果与前两口井相比，井眼稳定性明显增强，缩径、坍塌现象 很少出现，在使用清水钻进时，每天平均进尺为２０ ｍ左右，而 使用该配方的低固相钻井液，每天的平均钻井度速增加了３５％ 左右，达到了２５ ｍ～３０ ｍ进尺，各项钻探指标全部达到设计 要求。 在进行抽水试验时，我们对地质条件相近的两口水井：使 用清水钻进的Ｈｌｌ井和使用钻井液钻进的Ｈ１３井进行了综合 对比。 Ｈ１１井和Ｈ１３井综合对比表 井号 井深ｍ 完井周期ｄ ．产水量 ｌ 备注 Ｈｌ１ ３００ １５ ４００ ｌ清水钻进 Ｈｌ３ ３００・ １０ ３９０ ｌ钻井液钻进 从综合对比表上我们发现，产水量没有明显的变化，而钻 井效率却提高了３５％，这说明这种配方的钻井液对产水量造成的 影响非常小，达到了预期的目的。 ３结论与建议 辉绿岩找水工程属于水文水井钻探，当遇到特殊地层时， “（下转第６８页）｛｛ Ｔ Ｌ．咖０Ｎ 入２：１的浆液，压力为灌浆压力，标准为初始注入量不超过１０ Ｌ， 即认为合格。 ４．７帷幕灌浆施工 正常情况可采用ｌ｜１、０．８：ｌ、０．５：１三个比级。灌浆主要参数， 固结灌浆孔孔径按５０ ｌｌｌｍ考虑。灌浆孔按梅花型布设，间距２．０ ｍ，排距３．０ ｍ，灌浆压力根据现场试验确定，在规定的压力下， 灌浆孔段注入率不大于０．４ Ｌ／ｍｉｎ时，延续３０ ｍｉｎ即可结束。 ４．６回填灌浆施工 导流洞封堵完毕后对顶拱与围岩间进行回填灌浆，混凝土 达到７０％设计强度后进行回填灌浆施工。灌浆管预埋至下游堵 头外侧，待堵头砼达到规范要求后进行灌浆施工。堵头段回填 灌浆约１３０ ｍ 。灌浆孔口压力按０．３ Ｍｐａ￣Ｏ．５ Ｍｐａ考虑，实际 压力可根据堵头砼强度及围岩条件进行调整。 １）施工工艺：钻孔一灌浆一封孔一质量检查。 ２）回填灌浆施工：回填灌浆孔采用手风钻钻孔，开孔孔径 为由５０ ｍｍ，孔深保证进入岩石１０ ｃｍ。回填灌浆采用纯压式灌浆， 保证连续进行，结束条件为在规定压力下灌浆孔停止吸浆后延 续灌注５ ｍｉｎ，即结束灌浆。灌浆孔灌浆完毕后，按规定使用干 硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，保证孔口压抹齐平。 ３）对于洞室衬砌时顶部预留的孔洞，灌浆时用木塞塞死， 待回填灌浆结束，水泥浆具有一定强度后，将木塞取下，用干 硬性水泥砂浆封堵。 ４）回填灌浆质量检查：在该区段回填灌浆结束后７ｄ进行， 检查孔数量为灌浆孔总数量的５％，采用钻孔注浆法，向孔内注 ３６￣３９９帷幕灌浆孔穿过导流洞深入洞底，位置穿过封堵段， 设计要求在导流洞堵头砼施工完成后再进行施工。施工方法在 此不再叙述。 ’ ５施工质量 本水电站导流洞堵头施工，历时２５日完成。经现场质量检 查与堵头仪埋资料分析，堵头施工质量基本满足设计标准，达 到水电站运行的要求。 ６结束语 贵州芙蓉江牛都水电站导流洞下闸蓄水和堵头施工，通过 大量的优化和采取相应的技术措施，历时２５天完成各项设 计任务，工程质量满足设计要求，经过一年来的运行，没有异 常现象，在同类型工程中具有一定的借鉴意义。 参考文献 ［１］赵兴旺，张丽春．浅谈小湾水电站导流洞堵头灌浆施工［Ｊ］ 科技信息，２０１１（１ ５）． 竹（上接第７ｌ页）” 裁判的船上，方便实时传输，视频监控终端主要是由天线、视 频头、电源系统等构成，由于是在船上，考虑到应用不方便， 所以信威公司采取集成机箱的方式，将视频服务器、ＣＰＥ及电 竹（上接第７８页）ｆｆ 要及时的配制了适合本地区地层特点的低固相钻井液进行钻进 施工，有这样可以有效的防止含水层不被泥浆内的固相物质所 污染，另外，它还简化了抽水试验过程，不必进行酸化等水井 洗井工艺，缩短了完井时间，提高了钻进效率，还节省开支， 带来明显的经济效益和社会效益。 建议在以后的水文水井钻探施工中，要根据施工区域的地 层情况及时合理的选择钻井液配方，即能使成井率得到提高， 又能使水量得到保障。另外还可以尝试采用空气钻井技术、泡 沫钻井技术和专门针对水井能够自动降解的新型环保钻井液进 行钻井施工。 源转换设备全部集中在一个机箱内。另外考虑外部条件，负载 分担器要固定在船体的外壁上，视频头安装在船体最高的平台 上，为了保证摄像头不受船体晃动等外界因素影响，其三脚架 的高度至少要在２ ｍ以上。视频的转发服务器提供了视频的监 控终端鉴权与注册，这是对于视频的回传与监控方面而言。只 有确认成功的视频服务器才能够向转发服务器发送媒体流。 ２小结 ＭｃＷｉＬＬ技术在奥帆赛上的使用，使得帆船比赛第一次将画 面实时传回，在以后的比赛或者其他领域，ＭｃＷｉＬＬ技术会有更 多的适应推广空间，为以后的技术发展积累宝贵的经验。 参考文献 ［１】吕志刚，刘才．同步码分多址技术在宽带互联网中的运用 ［Ｊ］．电讯技术，２００１（０６）． 参考文献 ［２］张永平，高红．ＳＣＤＭＡ网络结构及其关键技术简介［Ｊ］．甘肃科 技，２００６（０４）：５－７． ［１］马玉军．泥浆在钻探施工中的重要作用［Ｊ］．城市建设理论研 究，２Ｏ１２（５）． ［３］王憬瑜，蓝剑．ＳＣＤ私综合无线接入系统核心网设备简介［Ｊ】． 电信技术，２００４（１２）． ［２】蔡记华．自动降解钻井液在水井钻探中的应用［Ｊ】．煤田地质 与勘探，２００４（５）． ［４】王曙光．新型无线接入技术－ＳＣＤ琳［Ｊ］．西安邮电学院学报， ２００５（Ｏ１）：１８—２０． 作者简介 郭厚德（１９６４一），男，辽宁义县人，钻探工程师，主要从 ［５】汤中生．ＴＤ—ＳＣＤＭＡ系统中的智能大线技术［Ｊ］．无线电工程， ２ ００２（０７）：８－１ ０． 事煤田地质勘探、煤层气勘探、地热井勘探和水源勘探中的钻 探工作。 ［６】杨松，曹型兵．ＴＤ—ＳＣＤｖ￣中的关键技术一智能大线［Ｊ］．电脑 知识与技术，２００７（Ｏ３）：１５—１８． ［７】穆乃刚．ＳＣＤＭＡ无线接入系统的网络规划［Ｊ］．通信世界，２００５ （４６）１ ３—１５． 王旭（１９７８－），男，辽宁锦县人，钻探助理工程师，主要 从事煤田地质勘探、煤层气勘探、地热井勘探和水源勘探中的 钻探工作。
