水文鉆探工程中鉆井液的應用

郭厚德+王旭+黃勇

摘 要 鉆井液的作用是冷卻鉆頭、沖洗孔內巖粉、保護孔壁，利用泥漿內部的結構強度懸浮巖粉，使停鉆、停泵時巖粉不至于很快沉入孔底等。而在水井鉆探工程中不僅對鉆井液提出以上要求，還要盡可能的使鉆孔內的含水層不被鉆井液中的固相材料所污染，文章闡述了低固相鉆井液在阜新輝綠巖找水工程中使用的效果。

關鍵詞 鉆井液；水文鉆探；輝綠巖

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0078-01

1 水文鉆探工程中鉆井液使用的重要性

常規鉆井液的作用是沖洗孔底、攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、穩定井壁、懸浮巖屑、通過鉆井液所帶出的巖屑，可以獲取地層許多信息、可將泥漿泵的功率經鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆進速度。

鉆井液的護壁功能，是指在鉆探過程中使孔壁形成一層薄而韌的泥皮，它起到了減少鉆具與孔壁摩擦力，防治鉆具沖擊孔壁產生掉塊，并且利用鉆孔內鉆井液所產生的靜壓力和造壁性能，在有裂隙、破碎掉塊、縮徑、坍塌、流沙層、漏失等地層鉆進時，對孔壁的保護作用。

水井鉆探中勘探區地層的含水性是地質構造及自然條件所形成的，我們不能夠改變，所以說，含水層產水量的大小影響因素為鉆井的方式、所用的完井工藝和所選取的鉆井液性能。在相同鉆進方法和成井工藝的基礎上，那么水井周圍滲透性的因素主要在所使用的鉆井液性能上，影響的因素有：

1）鉆井液中化學藥劑進入含水層，產生不良的化學反應。

2）鉆井液中的固相物質進入地層孔隙內，阻礙水流的通道。

3）使用具有固相物質的鉆井液鉆進時，這種鉆井液就會在孔壁上形成不同質量的泥皮，從而會非常嚴重的影響到該含水層的產水量。

由此可見，鉆井液的性能在井周滲透性恢復方面起著極其重要的作用。在實際的水文井鉆探中，為護壁堵漏，常采取粘度較大的鉆井液進行鉆進，鉆井液會帶著固相侵入近井地層，堵塞原有地下流體的孔隙裂隙，使產層的滲透率降低，成井后開采時，生產井的產水量低。因此，在這類地層中鉆進，護壁堵漏與保護地層滲透性成了一對特殊的矛盾。因此在水文鉆探工程中一定要有預見性的制定適合本地區的鉆井液配方，不但可以提高機械鉆速、保障井內安全又能克服傳統鉆井液中固相物質對含水層的影響。

2 鉆井液在輝綠巖找水中的應用

阜新市是遼寧省嚴重缺水的城市，以往主要開采第四系地層中的地下潛水，近幾十年來，隨著遍布較廣的礦區采煤影響以及工農業生產和生活用水的抽取，其水位在逐年下降，個別地方已經沒有潛水含水層了。部分地區的潛水雖保有一定的可開采水量，但也因遭受人為活動的影響，污染嚴重而無法利用。考慮到未來城市的發展，供水問題更加顯得重要。本次供水水源地勘察設計把目光投向了城市周圍的地下深部—阜新地區基巖地下構造裂隙水。目的是探明城市周圍的地下深部—阜新地區基巖地下構造裂隙水，目標層位為開發區～東梁一帶（非采礦區）阜新組地層，該地層由于斷裂地質構造的發育及大范圍巖漿巖侵入體的破壞（約40km2），第三系輝綠巖侵入體沿著深大斷裂及地層間軟弱帶穿插侵入，在形成過程中對圍巖造成了極大的破壞，在接觸部位產生了大量的蝕變裂隙帶，增加了地下儲水空間，同時輝綠巖內部致密完整性特點構成了地下水阻隔和儲存作用。該層段地下水一般賦存深度比較大，其補給源有一定距離（西部山區）穩定較好。可作為供水水源地有針對的進一步勘察、開發利用。

本勘探區地質構造復雜，巖性膠結不良，透水性較強，屬多層破碎易坍塌掉塊及漏失區。在工程初期為了不污染水層，使用清水鉆進施工，由于清水沒有護壁性能，井內卡鉆和埋鉆等安全事故頻發，成井率極低。針對上述技術難題，項目部的工程技術人員設計了適合該區的鉆液體系，在設計鉆井液組成時充分考慮的因素有：地層中粘土和無機鹽的種類及含量、地層敏感性的類型、孔喉直徑以及地層水的礦化度和離子組成等。

這種鉆井液可以控制巖層破碎坍塌掉塊，防止裂隙地層的消耗及漏失，保證井眼暢通，又可以最大程度上保護了含水層不被污染。得出了基本配方如下：

0.1%PACL+0.1%KPAM+0.5%FL-1+0.1%XCD+0.5%SMK+0.5%SMP-1+4.0%+鈉膨。

以上配方為基準配方，施工現場可以根據實際地層情況加入一些潤滑劑，它與鉆井液具有良好的配伍性，有效降低鉆井液的摩阻系數和很強的封堵性及承壓能力，它所形成封堵膜，可以降低鉆井液濾失量，提高地層的承壓能力。

該工程在施工兩口井以后，選用了如上的低固相鉆井液，結果與前兩口井相比，井眼穩定性明顯增強，縮徑、坍塌現象很少出現，在使用清水鉆進時，每天平均進尺為20 m左右，而使用該配方的低固相鉆井液，每天的平均鉆井度速增加了35%左右，達到了25 m～30 m進尺，各項鉆探指標全部達到設計要求。

在進行抽水試驗時，我們對地質條件相近的兩口水井：使用清水鉆進的H11井和使用鉆井液鉆進的H13井進行了綜合對比。

H11井和H13井綜合對比表

井號 井深m 完井周期d 產水量m3 備 注

H11 300 15 400 清水鉆進

H13 300 10 390 鉆井液鉆進

從綜合對比表上我們發現，產水量沒有明顯的變化，而鉆井效率卻提高了35%，這說明這種配方的鉆井液對產水量造成的影響非常小，達到了預期的目的。

3 結論與建議

輝綠巖找水工程屬于水文水井鉆探，當遇到特殊地層時，要及時的配制了適合本地區地層特點的低固相鉆井液進行鉆進施工，有這樣可以有效的防止含水層不被泥漿內的固相物質所污染，另外，它還簡化了抽水試驗過程，不必進行酸化等水井洗井工藝，縮短了完井時間，提高了鉆進效率，還節省開支，帶來明顯的經濟效益和社會效益。

建議在以后的水文水井鉆探施工中，要根據施工區域的地層情況及時合理的選擇鉆井液配方，即能使成井率得到提高，又能使水量得到保障。另外還可以嘗試采用空氣鉆井技術、泡沫鉆井技術和專門針對水井能夠自動降解的新型環保鉆井液進行鉆井施工。

參考文獻

[1]馬玉軍.泥漿在鉆探施工中的重要作用[J].城市建設理論研究，2012（5）.

[2]蔡記華.自動降解鉆井液在水井鉆探中的應用[J].煤田地質與勘探，2004（5）.

作者簡介

郭厚德（1964-），男，遼寧義縣人，鉆探工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。

王旭（1978-），男，遼寧錦縣人，鉆探助理工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。endprint

摘 要 鉆井液的作用是冷卻鉆頭、沖洗孔內巖粉、保護孔壁，利用泥漿內部的結構強度懸浮巖粉，使停鉆、停泵時巖粉不至于很快沉入孔底等。而在水井鉆探工程中不僅對鉆井液提出以上要求，還要盡可能的使鉆孔內的含水層不被鉆井液中的固相材料所污染，文章闡述了低固相鉆井液在阜新輝綠巖找水工程中使用的效果。

關鍵詞 鉆井液；水文鉆探；輝綠巖

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0078-01

1 水文鉆探工程中鉆井液使用的重要性

常規鉆井液的作用是沖洗孔底、攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、穩定井壁、懸浮巖屑、通過鉆井液所帶出的巖屑，可以獲取地層許多信息、可將泥漿泵的功率經鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆進速度。

鉆井液的護壁功能，是指在鉆探過程中使孔壁形成一層薄而韌的泥皮，它起到了減少鉆具與孔壁摩擦力，防治鉆具沖擊孔壁產生掉塊，并且利用鉆孔內鉆井液所產生的靜壓力和造壁性能，在有裂隙、破碎掉塊、縮徑、坍塌、流沙層、漏失等地層鉆進時，對孔壁的保護作用。

水井鉆探中勘探區地層的含水性是地質構造及自然條件所形成的，我們不能夠改變，所以說，含水層產水量的大小影響因素為鉆井的方式、所用的完井工藝和所選取的鉆井液性能。在相同鉆進方法和成井工藝的基礎上，那么水井周圍滲透性的因素主要在所使用的鉆井液性能上，影響的因素有：

1）鉆井液中化學藥劑進入含水層，產生不良的化學反應。

2）鉆井液中的固相物質進入地層孔隙內，阻礙水流的通道。

3）使用具有固相物質的鉆井液鉆進時，這種鉆井液就會在孔壁上形成不同質量的泥皮，從而會非常嚴重的影響到該含水層的產水量。

由此可見，鉆井液的性能在井周滲透性恢復方面起著極其重要的作用。在實際的水文井鉆探中，為護壁堵漏，常采取粘度較大的鉆井液進行鉆進，鉆井液會帶著固相侵入近井地層，堵塞原有地下流體的孔隙裂隙，使產層的滲透率降低，成井后開采時，生產井的產水量低。因此，在這類地層中鉆進，護壁堵漏與保護地層滲透性成了一對特殊的矛盾。因此在水文鉆探工程中一定要有預見性的制定適合本地區的鉆井液配方，不但可以提高機械鉆速、保障井內安全又能克服傳統鉆井液中固相物質對含水層的影響。

2 鉆井液在輝綠巖找水中的應用

阜新市是遼寧省嚴重缺水的城市，以往主要開采第四系地層中的地下潛水，近幾十年來，隨著遍布較廣的礦區采煤影響以及工農業生產和生活用水的抽取，其水位在逐年下降，個別地方已經沒有潛水含水層了。部分地區的潛水雖保有一定的可開采水量，但也因遭受人為活動的影響，污染嚴重而無法利用。考慮到未來城市的發展，供水問題更加顯得重要。本次供水水源地勘察設計把目光投向了城市周圍的地下深部—阜新地區基巖地下構造裂隙水。目的是探明城市周圍的地下深部—阜新地區基巖地下構造裂隙水，目標層位為開發區～東梁一帶（非采礦區）阜新組地層，該地層由于斷裂地質構造的發育及大范圍巖漿巖侵入體的破壞（約40km2），第三系輝綠巖侵入體沿著深大斷裂及地層間軟弱帶穿插侵入，在形成過程中對圍巖造成了極大的破壞，在接觸部位產生了大量的蝕變裂隙帶，增加了地下儲水空間，同時輝綠巖內部致密完整性特點構成了地下水阻隔和儲存作用。該層段地下水一般賦存深度比較大，其補給源有一定距離（西部山區）穩定較好。可作為供水水源地有針對的進一步勘察、開發利用。

本勘探區地質構造復雜，巖性膠結不良，透水性較強，屬多層破碎易坍塌掉塊及漏失區。在工程初期為了不污染水層，使用清水鉆進施工，由于清水沒有護壁性能，井內卡鉆和埋鉆等安全事故頻發，成井率極低。針對上述技術難題，項目部的工程技術人員設計了適合該區的鉆液體系，在設計鉆井液組成時充分考慮的因素有：地層中粘土和無機鹽的種類及含量、地層敏感性的類型、孔喉直徑以及地層水的礦化度和離子組成等。

這種鉆井液可以控制巖層破碎坍塌掉塊，防止裂隙地層的消耗及漏失，保證井眼暢通，又可以最大程度上保護了含水層不被污染。得出了基本配方如下：

0.1%PACL+0.1%KPAM+0.5%FL-1+0.1%XCD+0.5%SMK+0.5%SMP-1+4.0%+鈉膨。

以上配方為基準配方，施工現場可以根據實際地層情況加入一些潤滑劑，它與鉆井液具有良好的配伍性，有效降低鉆井液的摩阻系數和很強的封堵性及承壓能力，它所形成封堵膜，可以降低鉆井液濾失量，提高地層的承壓能力。

該工程在施工兩口井以后，選用了如上的低固相鉆井液，結果與前兩口井相比，井眼穩定性明顯增強，縮徑、坍塌現象很少出現，在使用清水鉆進時，每天平均進尺為20 m左右，而使用該配方的低固相鉆井液，每天的平均鉆井度速增加了35%左右，達到了25 m～30 m進尺，各項鉆探指標全部達到設計要求。

在進行抽水試驗時，我們對地質條件相近的兩口水井：使用清水鉆進的H11井和使用鉆井液鉆進的H13井進行了綜合對比。

H11井和H13井綜合對比表

井號 井深m 完井周期d 產水量m3 備 注

H11 300 15 400 清水鉆進

H13 300 10 390 鉆井液鉆進

從綜合對比表上我們發現，產水量沒有明顯的變化，而鉆井效率卻提高了35%，這說明這種配方的鉆井液對產水量造成的影響非常小，達到了預期的目的。

3 結論與建議

輝綠巖找水工程屬于水文水井鉆探，當遇到特殊地層時，要及時的配制了適合本地區地層特點的低固相鉆井液進行鉆進施工，有這樣可以有效的防止含水層不被泥漿內的固相物質所污染，另外，它還簡化了抽水試驗過程，不必進行酸化等水井洗井工藝，縮短了完井時間，提高了鉆進效率，還節省開支，帶來明顯的經濟效益和社會效益。

建議在以后的水文水井鉆探施工中，要根據施工區域的地層情況及時合理的選擇鉆井液配方，即能使成井率得到提高，又能使水量得到保障。另外還可以嘗試采用空氣鉆井技術、泡沫鉆井技術和專門針對水井能夠自動降解的新型環保鉆井液進行鉆井施工。

參考文獻

[1]馬玉軍.泥漿在鉆探施工中的重要作用[J].城市建設理論研究，2012（5）.

[2]蔡記華.自動降解鉆井液在水井鉆探中的應用[J].煤田地質與勘探，2004（5）.

作者簡介

郭厚德（1964-），男，遼寧義縣人，鉆探工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。

王旭（1978-），男，遼寧錦縣人，鉆探助理工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。endprint

摘 要 鉆井液的作用是冷卻鉆頭、沖洗孔內巖粉、保護孔壁，利用泥漿內部的結構強度懸浮巖粉，使停鉆、停泵時巖粉不至于很快沉入孔底等。而在水井鉆探工程中不僅對鉆井液提出以上要求，還要盡可能的使鉆孔內的含水層不被鉆井液中的固相材料所污染，文章闡述了低固相鉆井液在阜新輝綠巖找水工程中使用的效果。

關鍵詞 鉆井液；水文鉆探；輝綠巖

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0078-01

1 水文鉆探工程中鉆井液使用的重要性

常規鉆井液的作用是沖洗孔底、攜帶巖屑、平衡地層壓力、冷卻潤滑鉆頭、穩定井壁、懸浮巖屑、通過鉆井液所帶出的巖屑，可以獲取地層許多信息、可將泥漿泵的功率經鉆柱從鉆頭水眼高速噴射傳到井底，提高鉆頭的破巖能力，加快鉆進速度。

鉆井液的護壁功能，是指在鉆探過程中使孔壁形成一層薄而韌的泥皮，它起到了減少鉆具與孔壁摩擦力，防治鉆具沖擊孔壁產生掉塊，并且利用鉆孔內鉆井液所產生的靜壓力和造壁性能，在有裂隙、破碎掉塊、縮徑、坍塌、流沙層、漏失等地層鉆進時，對孔壁的保護作用。

水井鉆探中勘探區地層的含水性是地質構造及自然條件所形成的，我們不能夠改變，所以說，含水層產水量的大小影響因素為鉆井的方式、所用的完井工藝和所選取的鉆井液性能。在相同鉆進方法和成井工藝的基礎上，那么水井周圍滲透性的因素主要在所使用的鉆井液性能上，影響的因素有：

1）鉆井液中化學藥劑進入含水層，產生不良的化學反應。

2）鉆井液中的固相物質進入地層孔隙內，阻礙水流的通道。

3）使用具有固相物質的鉆井液鉆進時，這種鉆井液就會在孔壁上形成不同質量的泥皮，從而會非常嚴重的影響到該含水層的產水量。

由此可見，鉆井液的性能在井周滲透性恢復方面起著極其重要的作用。在實際的水文井鉆探中，為護壁堵漏，常采取粘度較大的鉆井液進行鉆進，鉆井液會帶著固相侵入近井地層，堵塞原有地下流體的孔隙裂隙，使產層的滲透率降低，成井后開采時，生產井的產水量低。因此，在這類地層中鉆進，護壁堵漏與保護地層滲透性成了一對特殊的矛盾。因此在水文鉆探工程中一定要有預見性的制定適合本地區的鉆井液配方，不但可以提高機械鉆速、保障井內安全又能克服傳統鉆井液中固相物質對含水層的影響。

2 鉆井液在輝綠巖找水中的應用

阜新市是遼寧省嚴重缺水的城市，以往主要開采第四系地層中的地下潛水，近幾十年來，隨著遍布較廣的礦區采煤影響以及工農業生產和生活用水的抽取，其水位在逐年下降，個別地方已經沒有潛水含水層了。部分地區的潛水雖保有一定的可開采水量，但也因遭受人為活動的影響，污染嚴重而無法利用。考慮到未來城市的發展，供水問題更加顯得重要。本次供水水源地勘察設計把目光投向了城市周圍的地下深部—阜新地區基巖地下構造裂隙水。目的是探明城市周圍的地下深部—阜新地區基巖地下構造裂隙水，目標層位為開發區～東梁一帶（非采礦區）阜新組地層，該地層由于斷裂地質構造的發育及大范圍巖漿巖侵入體的破壞（約40km2），第三系輝綠巖侵入體沿著深大斷裂及地層間軟弱帶穿插侵入，在形成過程中對圍巖造成了極大的破壞，在接觸部位產生了大量的蝕變裂隙帶，增加了地下儲水空間，同時輝綠巖內部致密完整性特點構成了地下水阻隔和儲存作用。該層段地下水一般賦存深度比較大，其補給源有一定距離（西部山區）穩定較好。可作為供水水源地有針對的進一步勘察、開發利用。

本勘探區地質構造復雜，巖性膠結不良，透水性較強，屬多層破碎易坍塌掉塊及漏失區。在工程初期為了不污染水層，使用清水鉆進施工，由于清水沒有護壁性能，井內卡鉆和埋鉆等安全事故頻發，成井率極低。針對上述技術難題，項目部的工程技術人員設計了適合該區的鉆液體系，在設計鉆井液組成時充分考慮的因素有：地層中粘土和無機鹽的種類及含量、地層敏感性的類型、孔喉直徑以及地層水的礦化度和離子組成等。

這種鉆井液可以控制巖層破碎坍塌掉塊，防止裂隙地層的消耗及漏失，保證井眼暢通，又可以最大程度上保護了含水層不被污染。得出了基本配方如下：

0.1%PACL+0.1%KPAM+0.5%FL-1+0.1%XCD+0.5%SMK+0.5%SMP-1+4.0%+鈉膨。

以上配方為基準配方，施工現場可以根據實際地層情況加入一些潤滑劑，它與鉆井液具有良好的配伍性，有效降低鉆井液的摩阻系數和很強的封堵性及承壓能力，它所形成封堵膜，可以降低鉆井液濾失量，提高地層的承壓能力。

該工程在施工兩口井以后，選用了如上的低固相鉆井液，結果與前兩口井相比，井眼穩定性明顯增強，縮徑、坍塌現象很少出現，在使用清水鉆進時，每天平均進尺為20 m左右，而使用該配方的低固相鉆井液，每天的平均鉆井度速增加了35%左右，達到了25 m～30 m進尺，各項鉆探指標全部達到設計要求。

在進行抽水試驗時，我們對地質條件相近的兩口水井：使用清水鉆進的H11井和使用鉆井液鉆進的H13井進行了綜合對比。

H11井和H13井綜合對比表

井號 井深m 完井周期d 產水量m3 備 注

H11 300 15 400 清水鉆進

H13 300 10 390 鉆井液鉆進

從綜合對比表上我們發現，產水量沒有明顯的變化，而鉆井效率卻提高了35%，這說明這種配方的鉆井液對產水量造成的影響非常小，達到了預期的目的。

3 結論與建議

輝綠巖找水工程屬于水文水井鉆探，當遇到特殊地層時，要及時的配制了適合本地區地層特點的低固相鉆井液進行鉆進施工，有這樣可以有效的防止含水層不被泥漿內的固相物質所污染，另外，它還簡化了抽水試驗過程，不必進行酸化等水井洗井工藝，縮短了完井時間，提高了鉆進效率，還節省開支，帶來明顯的經濟效益和社會效益。

建議在以后的水文水井鉆探施工中，要根據施工區域的地層情況及時合理的選擇鉆井液配方，即能使成井率得到提高，又能使水量得到保障。另外還可以嘗試采用空氣鉆井技術、泡沫鉆井技術和專門針對水井能夠自動降解的新型環保鉆井液進行鉆井施工。

參考文獻

[1]馬玉軍.泥漿在鉆探施工中的重要作用[J].城市建設理論研究，2012（5）.

[2]蔡記華.自動降解鉆井液在水井鉆探中的應用[J].煤田地質與勘探，2004（5）.

作者簡介

郭厚德（1964-），男，遼寧義縣人，鉆探工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。

王旭（1978-），男，遼寧錦縣人，鉆探助理工程師，主要從事煤田地質勘探、煤層氣勘探、地熱井勘探和水源勘探中的鉆探工作。endprint