內蒙古芒來煤礦在鉆探生產中試用鈣處理泥漿技術的優勢

摘要：內蒙古錫林郭勒盟芒來煤礦區在鉆進過程中由于泥巖、碳質泥巖中粉土膨脹，水化分散，易發生提下鉆困難、泥漿粘度增大、成孔后測井困難等原因。下鉆掃孔還極易造成鉆孔偏離原孔位，使得鉆孔報廢，從而使鉆進效率低下，影響施工進度。應用鈣處理泥漿取得了明顯的效果。

關鍵詞：內蒙古芒來煤礦 孔內事故 鈣處理泥漿

1. 工程概況

內蒙古錫林郭勒盟芒來煤礦，位于錫林郭勒盟東蘇旗境內，面積50多平方千米，分南北兩區，兩區分別各占50%左右，礦區設計鉆探工作總量3萬多米，孔深大部在200-300m之間，工期60天。

2. 礦區地質條件

礦區地表為第四系粉砂，下部依次為礫巖、砂巖、泥巖、碳質泥巖等。

3. 礦區施工存在的問題

該礦區在鉆進過程中由于泥巖、碳質泥巖中粉土膨脹，水化分散，易發生提下鉆困難、泥漿粘度增大、成孔后測井困難等。下鉆掃孔還極易造成鉆孔偏離原孔位，使得鉆孔報廢，從而使鉆進效率低下，影響施工進度。2006年4月進入該礦區10臺鉆機，一月之內完成工作量不足4000m。由于上述原因的出現，必須找出一套合理可行的解決辦法。

4. 鉆進工藝的原則

經過認真分析和參閱有關資料，綜合考慮多方因素，采用管徑89mm巖心管和113mm非標鉆頭進行鉆進，但還不能達到理想的目的。要想從根本上解決泥巖地層遇水膨脹、水化分散這一難題，必須從沖洗液的選擇上入手。經查閱大量資料，決定采用鈣處理泥漿。

5. 鈣處理泥漿的性能以及作用機理

鈣處理泥漿是在淡水泥漿（ 普通泥漿）中加入絮凝劑、石灰、石膏、氯化鈣等，并用降粘劑和降失水劑來調整泥漿性能，以形成控制絮凝而又穩定的粗分散體系的泥漿。鈣處理泥漿中含有較大數量的鈣離子，可使細分散的粉土顆粒適度地絮凝變成粗分散狀態，因而提高了對外來可溶鹽的抗污染能力，使泥漿性能穩定，它具有抗鈣侵和抗鹽侵的能力，能抑制粘土膨脹、水化分散，故能抑制孔內自然造漿和鞏固孔壁，具有粘度低、流動性好、有利于提高水泵的排量和鉆進速度、避免或降低鉆孔的坍塌、縮經、吸水膨脹現象的發生的特點。

6. 低堿性石灰泥漿的野外配制方法以及實驗效果對比

6.1配制方法

（1）按一定的粘土、水配比率配制基漿，為使粘土分散，按泥漿的體積加入一定量的純堿充分攪拌。

（2）按泥漿的體積加入石灰，加入之前將石灰粉碎、過篩，將石灰粉配成石灰乳加入泥漿，加入過程需緩緩倒入，一邊倒入一邊攪拌。

（3）加入稀釋劑（如鐵鉻鹽），配成濃度為10%的溶液，按泥漿體積的百分比加入，邊攪拌邊加入。

（4）調節泥漿的pH值，用濃度為10%的NaOH溶液來調節，邊倒入邊攪拌，用pH試紙測試。

（5）如泥漿的失水量還較高，再進一步加入降失水劑如NPAN來降低失水量。

6.2配方選擇

根據野外現有的泥漿材料，選用3組配方，在同一勘探線，分別在1號機、2號機、5號機進行現場使用，進行效果分析對比，以分析其使用效果。3組配方見表1（所需材料加量為2m3基漿所添加量），性能參數見表2。

6.3 使用效果對比

第1組配方，經1號機使用，鉆進效率明顯提高，但如不及時進行測井，停留時間較長時，容易發生測井困難。

第2組配方，經2號機使用，泥漿的流動性能較差，巖粉不易沉淀，偶有憋泵現象。

第3組配方，經5號機使用，鉆進效率明顯提高，巖粉沉淀良好，鉆機完工后停留24h，未出現縮徑現象，測井順利。

綜合以上各組配方的使用效果，以及各項經濟指標，決定采用第3組配方。

7. 泥漿的維護與使用

泥漿的使用及維護，直接關系到泥漿性能的穩定，因此要正確使用以及維護。

（1）因草原地區水質較差，同一地區不同水井水源、水質不同，所含礦物質不同（ 如水質有苦、咸等），加入泥漿后對泥漿性能有很大影響，因此必須使用配方所用水源。

（2）泥漿在循環使用時，因孔內自然造漿、地下水活動等原因，使泥漿性能破壞，因此需定期維護、更換。稀釋泥漿時必須使用配制好的泥漿進行稀釋。

（3）需加長循環系統，勤撈巖粉、鉆屑等。

8. 結語

煤系地層，特別是含有泥巖、碳質泥巖的煤系地層，以及其它遇水膨脹、水化分散，自然造漿能力較強的地層，使用上述鈣處理泥漿，提高了泥漿對外來可溶鹽的抗污染能力，使泥漿性能穩定，抑制粘土膨脹、水化分散。經在本礦區使用上述泥漿取得了較好的效果，為以后在該類地層施工提供了寶貴的經驗。