鉆孔沖洗

為了將巖粉從孔底排除或者是某種取心的需要，根據(jù)不同的地層條件，沖洗液在鉆孔中可采用不同的循環(huán)方式。其循環(huán)方式有正循環(huán)和反循環(huán)，而反循環(huán)又包括全孔反循環(huán)和孔底局部反循環(huán)。

鉆孔沖洗正循環(huán)

沖洗液由水泵輸送至高壓膠管到水接頭，沿鉆桿的中空而下，通過(guò)鉆頭的水口，冷卻鉆頭，沖洗孔底，讓后帶上巖屑沿孔壁與鉆具的環(huán)狀間隙返回地表，流入地面的循環(huán)槽中。返回地面的沖洗液在循環(huán)系統(tǒng)得到凈化后可再壓入鉆孔重復(fù)使用。在多孔隙或裂隙的巖石中鉆進(jìn)時(shí)，沖洗液往往會(huì)部分或全部漏失，需要向水源箱中補(bǔ)充新的沖洗液。

鉆孔沖洗反循環(huán)

全孔反循環(huán)：沖洗液經(jīng)過(guò)水泵的壓送，由鉆具和孔壁的外環(huán)狀間隙壓入孔內(nèi)，然后由鉆頭水口進(jìn)入鉆具和鉆桿柱內(nèi)孔中，將攜帶上的巖屑返回地表。其循環(huán)途徑與正循環(huán)相反。全孔反循環(huán)沖洗鉆具只有在某些特殊要求時(shí)采用。

孔底反循環(huán)：又稱局部反循環(huán)。它是正、反循環(huán)結(jié)合的一種循環(huán)方式，是在正循環(huán)鉆具的上部與鉆桿之間加了一個(gè)噴射式反循環(huán)接頭，接頭以下為反循環(huán)，接頭以上仍為正循環(huán)狀態(tài)。這種反循環(huán)常用于難以取心的松散地層和硬、脆、碎地層，作為提高巖礦心采取率的技術(shù)措施之一。

鉆孔沖洗清水

清水粘度小，因此鉆具回轉(zhuǎn)和水泵工作阻力小，液柱壓力對(duì)阻礙孔底巖石破碎的影響小，故鉆進(jìn)效率較泥漿時(shí)高；清水中巖粉容易凈化，對(duì)鉆具和水泵的磨損??；此外清水洗孔成本低，操作方便。因此，在穩(wěn)固的巖層和鉆孔深度不大的漏失地區(qū)（水源豐富時(shí)）應(yīng)盡量采用清水洗孔。

鉆孔沖洗泥漿

泥漿是由優(yōu)質(zhì)粘土與水混合后（根據(jù)不同的地層需要加入一定數(shù)量的有機(jī)或無(wú)機(jī)化學(xué)處理劑以改善泥漿的性能）所形成的一種膠體懸浮液。在復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)多采用這類沖洗液沖洗鉆孔。通過(guò)對(duì)泥漿性能的調(diào)整，能有效地對(duì)付涌水、井噴、部分漏失、鉆孔縮徑、坍塌掉塊等許多復(fù)雜情況。

鉆孔沖洗乳化液

這類沖洗液為油（機(jī)油或重柴油）和乳化劑（即表面活性劑和水）通過(guò)強(qiáng)力攪拌配成。它具有良好的潤(rùn)滑、冷卻、排粉、減振等性能、它是為適應(yīng)小口徑金剛石鉆進(jìn)而發(fā)展起來(lái)的沖洗液。

鉆孔沖洗空氣

采用壓縮空氣或高壓天然氣沖洗鉆孔，國(guó)內(nèi)外在石油鉆井中應(yīng)用較多，巖心鉆探中也開(kāi)始使用。由于空氣密度小，流速快，有利于孔底清潔和提高鉆速。特別是在干旱缺水的地區(qū)具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。純空氣鉆進(jìn)只適用于干燥地層。在潮濕地層易泥包粘卡鉆具。如果將高壓空氣通入一定比例的發(fā)泡溶液中形成空氣泡沫，空氣泡沫能適用于含水地層。

作品目錄

目錄

第一篇 鉆孔沖洗

第一章 鉆孔沖洗概述

第一節(jié) 沖孔的意義與功用

一、沖洗鉆孔的意義

二、沖洗鉆孔的功用

第二節(jié) 沖孔流體的分類

第三節(jié) 沖孔流體的循環(huán)方式

一、正循環(huán)沖孔

二、反循環(huán)沖孔

三、孔底局部反循環(huán)沖孔

第四節(jié) 沖孔流體的發(fā)展概況

第二章 水及潤(rùn)滑沖洗液

第一節(jié) 水及其沖孔特性

一、水的某些性質(zhì)

二、清水沖孔的性能特點(diǎn)

三、清水沖孔的應(yīng)用范圍

四、水質(zhì)

第二節(jié) 鉆具潤(rùn)滑概述

一、潤(rùn)滑鉆具的意義

二、潤(rùn)滑鉆具的方法

第三節(jié) 表面活性劑

一、表面活性劑的分類

二、表面活性劑的性質(zhì)和作用

第四節(jié) 表面活性劑溶液型潤(rùn)滑沖洗液

一、陰離子表面活性劑的潤(rùn)滑作用

二、常用的陰離子型表面活性劑

第五節(jié) 乳狀液型潤(rùn)滑沖洗液

一、乳化油

二、乳狀液的穩(wěn)定

三、乳狀液的破乳及其防治

四、乳狀液的潤(rùn)滑作用

第六節(jié) 沖洗液的潤(rùn)滑性能及其測(cè)定

一、減摩阻性能（摩擦系數(shù)）及其測(cè)定

二、減磨損性能（磨損速率）及其測(cè)定

三、乳狀液的穩(wěn)定性（抗破乳性能）及其測(cè)定

第七節(jié) 鉆具涂抹潤(rùn)滑脂

一、涂抹鉆具的潤(rùn)滑脂

二、潤(rùn)滑脂的涂抹方法

第三章 泥漿

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 造漿粘土

一、粘土的組成

二、粘土礦物晶胞的基本結(jié)構(gòu)單元和礦物區(qū)分要點(diǎn)

三、主要粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)與特性

四、粘土礦物的化學(xué)組成

五、泥漿用膨潤(rùn)土的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

第三節(jié) 粘土－水分散體系的物理化學(xué)性質(zhì)

一、粘土的水化膨脹

二、粘土－水界面上的吸附

三、粘土－水界面的雙電層

四、粘土與有機(jī)聚合物的吸附

五、粘土－水分散體系的穩(wěn)定與聚結(jié)

第四節(jié) 泥漿性能及測(cè)定

一、泥漿的密度（相對(duì)密度）和固相含量

二、泥漿的流變性

三、泥漿的失水與護(hù)壁性

四、泥漿的膠體率和穩(wěn)定性

五、泥漿的潤(rùn)滑性和泥皮的粘滯性

六、泥漿的含砂量

七、泥漿的pH值

第五節(jié) 泥漿處理劑

一、無(wú)機(jī)處理劑

二、有機(jī)處理劑

三、惰性材料

第六節(jié) 泥漿類型介紹

一、細(xì)分散泥漿

二、粗分散泥漿

三、不分散低固相泥漿

四、抗高溫泥漿

五、油基泥漿

第四章 無(wú)固相沖洗液與低密度流體

第一節(jié) 無(wú)固相聚合物沖洗液

一、概述

二、水溶性聚合物

三、無(wú)固相沖洗液的性能及其測(cè)定

四、無(wú)固相沖洗液的類型介紹

第二節(jié) 低密度沖孔流體

一、概述

二、干空氣與霧氣

三、泡沫

四、充氣液體

第五章 沖孔流體的管理

第一節(jié) 沖孔流體的選擇與壓力損失計(jì)算

一、沖孔流體類型與性能的選用

二、金剛石繩索取心鉆進(jìn)沖洗液壓力損失計(jì)算

第二節(jié) 沖洗液的現(xiàn)場(chǎng)配制與維護(hù)

一、沖洗液的現(xiàn)場(chǎng)配制

二、沖洗液的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)

第三節(jié) 沖洗液的凈化

一、自然沉降法

二、機(jī)械凈化法

三、化學(xué)凈化法

第二篇 鉆 孔注漿

第六章 鉆孔注漿材料

第一節(jié) 鉆孔注漿概述

一、鉆孔注漿的目的

二、注漿材料的分類

第二節(jié) 普通水泥

一、普通水泥的種類與成分

二、硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化

三、硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性能

第三節(jié) 其它品種水泥

一、快硬早強(qiáng)水泥

二、油井水泥

三、抗硫酸鹽水泥

四、超細(xì)水泥

第四節(jié) 水泥外加劑

一、水泥減水劑

二、水泥早強(qiáng)劑

三、水泥速凝劑

四、緩凝劑

五、聚合物增強(qiáng)劑

第五節(jié) 粘土和砂

一、注漿用粘土

二、砂

第六節(jié) 注漿用粒狀漿液的性能

一、漿液的粘度和可泵期

二、漿液的凝結(jié)時(shí)間

三、漿液的可灌性

四、漿液結(jié)石體的性質(zhì)

第七節(jié) 常用的粒狀漿液

一、水泥漿

二、水泥粘土類漿液

三、水泥－水玻璃漿液

第八節(jié) 化學(xué)漿液

一、概述

二、化學(xué)灌漿材料

第九節(jié) 水泥－化學(xué)漿液

第七章 鉆孔護(hù)壁與堵漏

第一節(jié) 概述

一、復(fù)雜地層的種類

二、加劇孔內(nèi)地層復(fù)雜的技術(shù)因素

三、防治鉆孔坍塌、漏失的基本措施

第二節(jié) 鉆孔護(hù)壁

一、防坍性沖洗液

二、鉆孔護(hù)壁注漿

三、套管護(hù)壁

第三節(jié) 鉆孔漏失防治

一、鉆孔漏失的原因與危害

二、漏失通道的類型與漏失測(cè)量

三、鉆孔漏失的預(yù)防

四、鉆孔堵漏

第八章 地基處理注漿

第一節(jié) 概述

一、地基處理及注漿法的分類

二、注漿法的應(yīng)用范圍

三、地基處理注漿的漿液

第二節(jié) 灌漿法

一、灌漿方式

二、灌漿工藝

第三節(jié) 高壓噴射注漿與深層攪拌注漿

一、高壓噴射注漿

二、深層攪拌注漿

參考文獻(xiàn)

鉆孔沖洗液觀測(cè)原理

鉆孔沖洗液漏失量觀測(cè)確定導(dǎo)水裂隙帶高度的方法是利用了液體在孔內(nèi)自重壓力下會(huì)沿裂隙流動(dòng)漏失，根據(jù)鉆探過(guò)程中給水量和回水量計(jì)算出沖洗液漏失量以反映巖體的透水性，邊鉆進(jìn)，邊取數(shù)據(jù)，觀測(cè)資料較為直觀，是一種直觀的觀測(cè)手段。在導(dǎo)水裂隙帶范圍內(nèi)的水流必然向采空區(qū)運(yùn)動(dòng)排泄而不可能在臨界面儲(chǔ)存。因此在此位置時(shí)鉆孔沖洗液漏失，水位相應(yīng)下降；鉆孔中斷給水后，水位不斷下降直至孔底。鉆孔到達(dá)臨界面時(shí)的耗水量、水位變化幅度，因臨界面所處位置的巖性、裂隙發(fā)育和聯(lián)通程度不同而有所差異。

鉆孔沖洗液工作方法

鉆孔開(kāi)鉆后采用清水作為沖洗液，待形成循環(huán)時(shí)，測(cè)定水源箱水位，并記錄相應(yīng)的時(shí)間、鉆進(jìn)深度，每鉆進(jìn)0. 5m 時(shí)再測(cè)定記錄一次，直至完成完整的一回次；在每次上下鉆時(shí)觀測(cè)記錄一次鉆孔水位；當(dāng)沖洗液循 環(huán)中斷時(shí)及時(shí)記錄孔深和時(shí)間，并詳細(xì)描述記錄巖芯的垂向裂隙發(fā)育狀況；最后整理觀測(cè)資料，計(jì)算單位時(shí)間沖洗液漏失量，繪制鉆孔沖洗液漏失量曲線和鉆孔水位曲線，綜合確定導(dǎo)水裂隙帶高度。

在巖心鉆探中，要保證優(yōu)質(zhì)快速安全鉆進(jìn)，正確地選擇，使用沖洗液起著十分重要的作用，因此沖洗液被稱為鉆進(jìn)過(guò)程中的“血液”。其功用如下：

1、清洗孔底，懸浮和攜帶巖粉

鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭不斷地破碎孔底巖石，延深鉆孔，與此同時(shí)孔底會(huì)產(chǎn)生大量的巖粉、巖屑，借循環(huán)著的沖洗液，將鉆頭破碎的巖粉、巖屑及時(shí)地?cái)y帶到地表，以保持孔底清潔；當(dāng)沖洗液中斷時(shí)，利用沖洗液本身的一定性能（如觸變性），將巖粉懸浮起來(lái)，防止巖粉迅速沉淀造成埋鉆事故。

2、冷卻鉆頭，提高鉆頭使用壽命

鉆進(jìn)中，孔底鉆頭破碎巖石消耗的有效功，只占傳到孔底的機(jī)械功的很小一部分，絕大多數(shù)的機(jī)械功作用于與巖石的摩擦，轉(zhuǎn)化為熱，因此孔底鉆頭溫升較高。尤其是金剛石鉆進(jìn)，其鉆頭溫升可達(dá)到二、三百度，如果得不到及時(shí)冷卻，將會(huì)造成燒鉆（即金剛石碳化）。或過(guò)早磨損，所以鉆進(jìn)過(guò)程中，借循環(huán)著的沖洗液將其熱量帶走，從而冷卻鉆頭，達(dá)到延長(zhǎng)鉆頭使用壽命之目的。

3、潤(rùn)滑鉆頭和鉆具，減弱鉆具震動(dòng)

鉆進(jìn)過(guò)程中，尤其金剛石鉆進(jìn)中，使用加潤(rùn)滑劑的乳化沖洗液，它可以減小鉆頭和孔底巖石、鉆具和孔壁間的摩擦阻力和有效地減弱鉆具高轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時(shí)震動(dòng)及減輕鉆機(jī)動(dòng)力機(jī)等的負(fù)荷，使鉆頭工作平穩(wěn)。

4、形成泥皮，保護(hù)孔壁

鉆進(jìn)過(guò)程中利用沖洗液本身的性能，在孔壁上形成薄而致密的泥皮，防止孔壁坍塌、掉塊；調(diào)節(jié)沖洗液的比重，可以防止涌水、漏失、井噴等事故。同時(shí)，某些沖洗液對(duì)不穩(wěn)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、輸送巖心

反循環(huán)連續(xù)取心鉆進(jìn)時(shí)，利用沖洗液作介質(zhì)，連續(xù)地通過(guò)鉆桿柱向地面輸送巖心，這種方法取得的巖心，代表性好，層次確切。

6、采用渦輪鉆、螺桿鉆及沖擊回轉(zhuǎn)鉆等時(shí)，沖洗液是傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。