植物胶冲洗液在复杂地层钻探中的应用

朱发宪

(青海省有色地质矿产勘查局八队，青海 西宁 810012)

在岩土工程勘察中，经常用到地层钻探技术。有研究[1–3]表明，在进行复杂地层的钻探过程中，若采取普通钻井液实施钻探，易出现钻孔垮塌和取心质量低的问题，而将植物胶冲洗液应用于钻探技术中可满足稳定孔壁和高质量取心的技术要求。笔者概述了植物胶冲洗液的特点和作用，探讨了植物胶冲洗液在复杂地层的钻探中的性能控制及应用效果，以期为复杂地层钻探实践提供参考。

1 植物胶冲洗液的主要特点及作用

传统的钻探冲洗液主要包括清水、泡沫液、泥浆以及聚丙烯类等无固相冲洗液，其主要作用为冷却钻头、稳定孔壁、排除岩屑以及润滑减阻，简单的钻井液只需要植物胶、高分子聚合物和一定的化学处理剂，就能够满足一定的钻井性能要求。植物胶冲洗液成分源于属于天然高分子聚合物的植物资源，是在无固相冲洗液的基础上发展起来的，相比于泥浆，植物胶冲洗液具有低密度、高流动和活粘度的特点，这使得植物胶冲洗液被广泛应用于复杂钻探实践中。因为植物胶冲洗液除具有润滑、除屑和液化和冲刷等作用外，还具有非常强的岩屑粘结力和絮凝清除功能，可以在井壁上产生薄而韧的聚合物膜，进而起到良好护心稳壁和润滑减阻的效果，并且不会产生钻屑积累的问题，可有效提高孔底钻头的钻进效率。

2 植物胶冲洗液的性能控制

植物胶冲洗液凭借自身特点和优势被广泛地应用于地质勘查工程中，有效解决了因固相颗粒而导致的地层孔隙受堵或岩心受污的问题。有研究[4]表明，未经加工处理的植物胶液直接用于地质钻探，并不会发挥良好的冲洗液作用，其护心稳壁效果也不明显，必须在植物胶液中加入一定剂量的处理剂。如添加有机物、高分子化合物或偶联剂，让其充分进行水化作用、桥接作用和交联作用，实践工作中为得到性能稳定的新型植物胶冲洗液，主要是通过添加处理剂来对其性能加以有效控制。

(1)增强亲水性和可溶性。新型植物胶液全都是亲水性非常强的天然物质，因此较大比例的植物胶液在与水混合后，能够迅速溶于水，并由此形成均匀的亲水胶体。

(2)提高降失水性。新型植物胶液在使用过程中可在孔壁或岩心表面产生薄而韧的保护胶膜，进而有效阻止冲洗液中自由水的流失。

(3)增强润滑性。新型植物胶冲洗液具有较强的润滑减阻性，可有效降低钻头与井壁间的摩擦系数，有效减少泥饼粘滞性和粘附卡钻率。

(4)增强粘结性。新型植物胶液对岩层具有较强的物理和化学吸附性和粘结性，可以在孔壁和岩心表面产生一层薄而韧的保护胶膜，进而起到良好的护心稳壁作用。

(5) 提高表面张力。新型植物胶冲洗液由于自身表面张力较大，成膜效果较好，所以能够对岩心形成有效包裹，有助于提高取心质量。

(6)流变性。传统的冲洗液由于没有固相成分，要保持较高粘性和切力要求具有较强的成膜性和润滑性，而新型植物胶冲洗液就算在高速流动的情况下，分子链之间也能保持结构稳定和状态柔顺，并保持良好的粘弹性，以起到减振效果。

(7)提高粘弹性。新型植物胶冲洗液在复杂地层的钻探过程中对孔壁和岩心起到减振作用，达到护心稳壁的效果，有助于提高取心效率和质量，在不同种类的钻井冲洗液中，植物胶冲洗液的粘弹性越好，其所取得的钻探效果也越佳。

3 植物胶冲洗液的应用效果

为了提高钻进效率，提高取心质量，广大技术人员对植物胶冲洗液的应用研究[4]越来越多，大量实践表明，植物胶冲洗液可以充分满足复杂地层钻进和取心的技术要求，并具有以下技术特征及应用效果。

(1) 密度小，静液柱压力低，孔底压差不高，有助于提高钻进效率。

(2) 有较强的润滑性，可有效降低泵送压力，优化机械运转。

(3)粘性和流变性较强，并具有较大的调控性，可充分满足岩层钻进和除屑要求。

(4)高分子聚合物的含量较高，可有效避免地层膨胀和岩屑分散的问题，达到护心稳壁的效果。

(5)不具有无固相分子，对钻头磨损度较低，有助于小口径金刚石技术在地层钻进领域的广泛应用。

(6)较强的润滑减磨性和流变性，可充分满足高转速钻进状态下的技术要求。

(7)岩心受污风险小，有助于获取客观真实的地质资料。

(8)维护简单，绿色无污染，有助于生态保护。

总之，新型植物胶冲洗液可充分满足复杂地层钻探对钻井液的性能要求，能够有效适应复杂地层钻进高质量取心需求，属于一种全新的钻井冲洗液，具有非常广阔的应用前景。

[1]解有波．四川攀枝花铁矿区钻探泥浆技术探讨[J]．中国西部科技，2011，10(26)：3–5．

[2]李宏．低固相泥浆在福建煤田钻探中的应用[J]．探矿工程，2011，38(9)：18–20．

[3]靳红兵．深部岩盐取心钻探技术[J]．探矿工程，2011，38(10)：10–13．

[4]占样烈，徐力生，李月良，等．植物胶冲洗液特殊功能及其作用机理的分析与探讨[J]．勘察科学技术，2009(2)：34–37．