建井院庆15——钻井泥浆研究与开发轶事

发布时间:2018-05-08

钻井泥浆研究与开发轶事

钻井法凿井泥浆工艺包括冲洗、净化和护壁，其中重中之重是护壁，因为它决定着凿井成败与否。泥浆冲洗、净化和护壁三者互相联系、互有影响，体现在泥浆的各项性能。泥浆护壁性能参数是比重、失水量、泥质厚度和性状。在钻凿复杂地层的过程中，无论是钻遇砂卵石层，还是膨胀性黏土层以及泥页岩层，都要控制住泥浆比重，保持井筒里的泥浆面稳定，不低于地下水位，使泥浆柱压力平衡地层围岩压力和地下水压力；其次是控制好泥浆失水量和泥质厚度及其性状，防止砂层遇水流动井邦坍塌，黏土层和泥质岩层膨胀锚径。

           钻井配置护壁泥浆设备

回忆钻井法凿井泥浆工艺研究工作历程，在半个世纪里，泥浆护壁技术得到了不断地提高与发展，特别是泥浆添加剂调整处理泥浆性能方面有了突破。1964年，张青山和王承源筹备钻井泥浆实验，开展用煤碱剂、纯碱、峰峰黏土配浆实验，使泥浆呈弱碱性；1966年至1969年，王曼青、张青山、王承源为淮北朔里煤矿钻井配置护壁泥浆并在钻井过程中维护处理泥浆，同时，王承源还做了水力旋流器净化泥浆除砂实验，确定了旋流器进浆压力，和底流口直径参数，写出“直径500 mm旋流器单项实验报告”；1970年至1972年，王曼青和王承源先后在淮北杨庄东二风井、常州代桥主井、河北林南仓风井推广钻井法凿井，做泥浆日常维护性能处理工作。这期间，王曼青在林南仓风井通过实验选出聚丙烯酰胺作为泥浆处理剂絮凝钻屑和增韧泥质，取得抗砂侵（10%含砂率）泥浆护壁过砂层的良好效果；且各项东风井做低比重泥浆应用试验，基本实现了低比重泥浆钻完超前孔且各项性能达到钻井工艺要求的指标，写出“临涣煤矿东风井直径2.5 m，深240 m超前孔低比重泥浆实验报告”。在扩孔钻进中，由于粘土层大量自然造浆，没能达到低比重泥浆指标；1981年，王承源和杨锡芳在江苏大屯龙东风井应用聚丙烯酰胺絮凝钻屑抑制地层造浆取得净化泥浆的良好效果；1982年网成员在淮南潘三西风井（井深508 m）作泥浆护壁开钻前的基浆配方实验和超前孔钻进护壁泥浆性能维护处理，为解决钻进中遇到的泥浆稠化问题，提出采用三聚磷酸钠作为稀释剂降低泥浆粘度和切力，解决了煤碱剂和单宁碱液等稀释剂不适应淮南地层而不降粘度和切力的问题。三聚磷酸钠在改善泥浆稠化方面取得显著效果，并得到推广应用至今；1983年至1985年，王承源和杨锡芳在山东龙口梁家煤矿风井做钻井泥浆性能维护处理工作，针对泥页岩层进行了聚丙烯腈处理泥浆应用试验；2002年王承源参加巨野矿区龙固煤矿582.75 m深井钻井法凿井攻关泥浆工艺研究项目，于2004年钻成该井，钻井法凿井实现又一次飞跃。

总之，在半个世纪里，在不同地区钻井，针对不同地层调整泥浆护壁性能，根据不同钻井工艺要求调控泥浆性能，如为提高钻速，防止钻头严重泥包；深井下泥井壁防止泥浆严重沉淀，保证井壁下到设计深度等等。经过长时间的摸索实验和实践，钻井泥浆护壁技术积累了丰富的经验，所选用的泥浆处理剂羧甲基纤维素钠（CMC）降失水剂、聚丙烯酰胺絮凝剂、三聚磷酸钠稀释剂和纯碱分散剂能较全面地适应各种不同复杂情况，在泥浆冲洗、净化工艺方面，针对煤矿凿井特点，采用压气提升反循环冲洗，重力沉淀和旋流器并联除砂净化泥浆系统经住考验，证明设计合理、技术可靠、使用良好，对煤矿钻井法凿井推广应用、技术提高与发展起到了重要的作用。

                                       王承源写于 2017年11月

王承源

男，1938年10月出生于北京，1966年中国地质学院水文地质专业毕业，1958到建井研究所工作。先后在钻井室、情报中心站任工程师、高级工程师。曾获全国科学大会奖、三等奖各1项，部级科技进步二等奖1项。1998年退休。

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