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饱和盐水在钙芒硝矿区钻探的应用

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饱和盐水在钙芒硝矿区钻探的应用 饱和盐水在钙芒硝矿区钻探的应用 覃时清 (广西第四地质队,广西南宁 53003)1 [摘 要] PGS 饱和盐水泥浆性能比较稳定,在钻探过程中形成的泥皮薄而坚硬,能够有效的抑制钻井中的粘土水化膨胀,保持钻井壁的稳定 ,2+2+ 防止坍塌等灾害的出现,并且这种饱和盐水能够有效的抗C a、Mg等污染,被广泛应用在高盐高钙底层的钻探工作当中。本文详细论述了 PGS 饱和盐水泥浆在横县陶圩钙芒硝钻探中的应用过程,并分析P GS 饱和盐水的配置以及实验效果,以期能够为其它钙芒硝钻探工作提供一 点启示 。 [关键词] 饱和盐水;钙芒硝;...
饱和盐水在钙芒硝矿区钻探的应用
饱和盐水在钙芒硝矿区钻探的应用 覃时清 (广西第四地质队,广西南宁 53003)1 [摘 要] PGS 饱和盐水泥浆性能比较稳定,在钻探过程中形成的泥皮薄而坚硬,能够有效的抑制钻井中的粘土水化膨胀,保持钻井壁的稳定 ,2+2+ 防止坍塌等灾害的出现,并且这种饱和盐水能够有效的抗C a、Mg等污染,被广泛应用在高盐高钙底层的钻探工作当中。本文详细论述了 PGS 饱和盐水泥浆在横县陶圩钙芒硝钻探中的应用过程,并分析P GS 饱和盐水的配置以及实验效果,以期能够为其它钙芒硝钻探工作提供一 点启示 。 [关键词] 饱和盐水;钙芒硝;钻探 2+PGS 是预胶化淀粉的简称,以此为基础配置的 PGS 饱和盐水是以 能够有效的提高土的水化和抗 Ca,并具备良好的护胶抗水的作用,适 一CL 0.17 的饱和盐水为分散介质,以优质的粘土为分散相的高抑 合在钙芒硝矿区开展钻探作业。同时,在配制的过程中,技术人员用稀 〔〕? 制性粗分散体系泥浆这种饱和盐水广泛应用于各种矿区的钻探工作当 释剂调节粘度,使基浆能够达到钻探的最佳要求 。。 中,具有稳定地层、抑制粘土水化膨胀、防止钻井坍塌等优点。有其是从具体的实验情况看,该配比基浆在高速搅拌20 min,静止养护 2+2+ 在控制盐类溶解,保证矿盐取芯质量,抗Ca、M g等污染方面作用 16 小时之后才适合加入 PGS,然后加盐搅拌一小时后,通过观察可以 最为明显。本文横县陶圩钙芒硝钻探中的应用过程,分析 PGS 饱和盐 发现烟已经全部溶剂,PGS 饱和盐水性状稳定,适合在钙芒硝钻井作 水在钙芒硝矿层钻探中的应用过程,探讨该种饱和盐水在钙芒硝矿区钻 业中应用。在搅拌的过程中要注意搅拌速度和时间,如果速度和时间达探中的引用效果。 不到要求,将直接影响饱和盐水的使用效果。具体看表一: 1 钙芒硝矿概况 表一 PGS 饱和盐水成分及配比 1.1 钙芒硝矿简介 横县陶圩钙芒硝矿位于东经 109?04′00″~ 109?07′00″,北 纬 22?50′00″~ 22?52′30″,在广西南宁横县陶圩境内,总面积 约为 0.25 平方公里,矿区为—构造复陆屑沉积盆地,呈北西向展布, — 钙芒硝矿层产于下白垩统隆组的中部,呈层状产出,不露出地表,为隐 伏矿体,主要分布于盆地沉降槽部,形成“锅底状”矿体,矿层厚度约 37.99:47.47 米,无夹层,矿层主要矿石类型有:含泥钙芒硝矿含泥 、 含石膏钙芒硝矿及泥质钙芒硝矿,其次还有菱、镁质泥质钙芒硝矿等, 矿石灰色深灰色至灰黑色,部分呈紫灰紫红色,具细晶粗晶结 、、— 构,钙芒硝矿物呈无色透明、菱柱状、菱板状或不粒状,多以集合 体形式分布于水云母泥岩中,矿石具咸味,暴于空气中易分解碎裂,并 于矿石表面生成毛发状石膏细小晶体或泻利盐矿物晶体,使矿石表面覆 2.3 抗钙侵处理 在钙芒硝矿当中,富含钙镁等矿物质,这些物质可以通过水泥、、盖一层白霜白色被膜。矿石矿物主要为钙芒硝 (含量 47%~ 85%)、 “” 石膏盐水等途径进入泥浆当中,影响饱和盐水的使用效果一般情况 、。水云母 (4%~ 47%)、菱镁矿 (4%~ 30%) 和石膏 (1%~ 5%) 等矿物 组成,矿层距离地面虽然较深,但矿物集中,具有良好的开采条件,适 下,在饱和盐水中加入适量的 Na CO 和 NaOH,通过化学反应可以形 2 3 合大规模水溶开采。地质找矿经济效益较为显著,同时填补了本地区该 成不溶于水的 CaCO 和 M g (OH) ,达到抗钙镁侵入的目的,并且饱 3 2 类矿种资源的空白。 和盐水的 PH 值将保持在 9~ 11 之间。 1.2 钻井条件 该矿层顶底板为半坚硬的含石膏钙质泥岩为主,、但是在钻探过程中水泥和石灰也会侵入到泥浆当中,破坏饱和盐 岩层完整,厚 水的性能,导致饱和盐水的粘度和失水量大幅度上升,PH 值也会相应 度较大且稳定,具有良好的工程地质条件,但矿层遇水易溶的工程地质升高。究其原因是水泥或石灰侵入导致泥浆中的经基和钙大量增加,解 问突出,矿床属顶底板直接充水,水文地质工程地质条件中等偏复杂 决这一问题可采用加入磷酸钙或碳酸钙沉淀的方法,恢复泥浆的性能, 的裂隙充水矿床类型,但是依靠现有的技术条件完全可以解决钻探过程 降低泥浆的 PH 值。通过实验表明该种饱和盐水体系具有良好的抗钙能 中的问题,可以使用机械化程度高、密度高、流变性好的饱和盐水进行 2+ - 3 2+ 力,当 Ca小于 10时,对泥浆性能的影响并不明显,当C a大于 钻探工作,为全面的开发利用打好基础。 - 3 10时,泥浆的粘度升高失水大泥皮较厚且比较松软此时加入 、、。2 饱和盐水配置和现场应用 NaCO处理以后,粘稠度、失水量在迅速下降,可见在泥浆预处理过 23 2.1 基浆配置 通过以前的资料可以发现,在使用粘土造浆的时程中,加入适当 NaCO有助于保持泥浆性能的稳定,而在钙芒硝矿钻 23 候,粘土在饱和 探过程中尤其是需要注意这一点。盐水中的含量应该小于等于 6%为最佳,这样可以有效的减少粘土对电 2.4 失水、提粘、降粘 力的敏感性另外,在配置 PGS 饱和盐水基浆的过程中,应该将粘土 。上述 PGS 饱和盐水配比实验表明,该泥浆体系在钙芒硝实验当中 在淡水中进行预水化,达到增强其水化分散能力、减少钙芒硝矿层水分 具有良好的效果。但是在 PGS 降失水、提粘过程中,一些施工人员喜 欢在泥浆中加入适量得 FCLS,但是这种材料会导致饱和盐水泥浆的起 对基浆性能影响的目的 。 泡严重,而且会增加泥浆的摩擦系数,因此要尽量少量,需要用的时候 2.2 PGS 饱和盐水配制工艺 应该与消泡剂、润滑剂配合使用。 通过对比试验,技术人员确定 PGS 饱和盐水各项配比值为: 3 应用效果 实验室饱和盐水泥浆配制与大规模使用之间还存在粘土:5% 一定的距离, Na2CO3:7% 为解决泥浆的大量使用问题可以采用两种方式,第一种方式是按照实验PGS 胶液:15% 配方和工艺流程配制饱和盐水泥浆,在泥浆进入顶板之前置换上部淡水 通过试验发现,这一配比不仅能够便于维护处理饱和盐水,海恩 2011 年 7 月( 下 ) 62 应用科技 表二 PGS 饱和盐水和 CMS-FCLS 饱和盐水成本对比图 泥浆。另一种方式是通过直接稀释作用,直接转化为饱和盐水泥浆。考 虑到钙芒硝钻探的工期等方面得要求,在实际应用当中本项目选择了第 二种。 ) 3.1 维护与处理 在钙芒硝矿钻探过程中,PGS 饱和盐水的维护 与处理工作居于核 心位置,在饱和盐水的控制当中,关键是无用固相含量,在使用过程中 要注意保持泥浆中的盐含量饱和在使用过程中一旦发现泥浆粘度变 。 高,应该立即加入适当的饱和盐水进行稀释,降低粘稠度,并浅见 NaCO抗钙、镁处理,将 PH 值保持在 9~ 11 之间。泥浆失水较大时, 23 可以用 PGS 饱和盐水胶液结控制泥浆的失水量如需要同时降粘降 。、 水,可采用 FCLS 一 PGS 材料同时处理。如在使用过程中发现固相含 量、粘度、失水量都偏大时,应该用 PGS 稀释液、PAM 无用固相控制 技术等综合方法处理。在使用 FCLS 的过程中,注意添加消泡剂或乳化 剂、石灰粉等润滑剂,改产泥浆的摩擦系数。在泥浆精华的过程中,可 以用人工捞盐粉或 JSN 一 ZB 型泥浆净化机两种技术手段解决,这样 4 结论 可以保持 PGS 饱和盐水的使用效果 。1) PGS 饱和盐水在钙芒硝矿钻探过程中,由于其自身良好的物理 3.2 钻探效果 性质,钻探过程中中保持泥皮的致密、光滑和柔性,能够保持钻井的稳 本矿段共完成钻孔 6 个,总进尺 2353.84 米,基岩岩心采取率均 定性,有效的减少井内事故的发生,保证钙芒硝矿的钻探进度。大于 80%以上,个别孔段 (ZK2005、ZK2003) 因采用一般泥浆护壁 2) 在泥浆配制的过程中要注意泥浆中的粘土含量,泥浆要充分水 方法,钻进中常有掉块卡钻扩径等现象,岩心采取率偏低,矿心受 、、化、护胶,在使用过程中要保持净化,并控制好泥浆中的无用固相,在 污染严重,但在使用 PGS 饱和盐水后,在单井钻穿 47.47m 钙芒硝矿 使用和维护过程中要尽量减少使用稀释剂 。层当中,其性能保持的非常稳定。在使用过程中,取芯率和钙芒硝岩心 3) 在 PGS 饱和盐水钙芒硝矿钻探过程中,PH 值要保持在 9~ 11 质量符合工程的取芯要求展现了该配比之下的 PGS 饱和盐水良 。之间,这样能够有效的保证体系液的抗钙等性能,利于钻探工作的顺利 好的性能,不仅钻探速度快、岩屑保持的很新鲜,在使用过程中未发生 开展 。一起因为饱和盐水性能问题引发的孔内事故,一般情况下都是一钻到 总之,PGS 饱和盐水由于其在钙芒硝矿钻探工作中有着良好的性 底,终孔多参数测井,一次成功,免去了下钻冲扫的环节,圆满完成了 能表现,适合在钙芒硝矿钻探中推广应用。 横县陶圩钙芒硝矿区钻探任务。此外,PGS 饱和盐水相比其他的饱和 盐水,配制成本较大,在使用过程中可以有效的节约钻探成本,成本节 约率约为 50%。具体情况如表二: ,参考文献, [1]杨晓冰,高利华,蔺志鹏等.土库曼斯坦尤拉屯气田 1516 井盐膏层钻井液 、技术[J].钻井液与完井液,2009. [2]蒲晓林,黄林基,罗兴树.深井高密度水基钻井液流变性造壁性控制原理[J]. 天然气工业,2001. (上接第 52 页) 5 结论 的渗透系数,无侧限抗压强度 q= 0.2~ 0.3M Pa;3) 施工上部隧道,同 本文对地铁重叠盾构隧道施工过程中的变形进行了分析,研究了 u 样加强同步注浆,对盾构外围 3m 范围土体进行注浆加固。值得注意的 、盾构净距、重叠段土体加固措施的影响,得到了以下结论: 施工顺序 是一般地段盾构管片注浆孔为 6 个 (即封顶块、邻接块、块均只有 1) 先下再上、先上再下两种施工顺序中,地面沉降相差不大; 一个注浆孔),叠线地段为满足注浆需要在邻接块、标准块上均增加 2 2) 先下后上施工顺序中下部隧道会上浮,先上后下施工顺序中上 个注浆孔,总注浆孔达到 16 个。部隧道会沉降; 3) 盾构净距越大,先下后上施工顺序中下部隧道的上浮量越小; 为分析土体加固对变形的影响,需要对加固后的土体选取合理的 4) 采用注浆加固措施能有效减少下部隧道上浮量。模型参数。分别假定加固后的土体弹性模量为 50M Pa、100M Pa、 +200M Pa,计算得到的下部隧道上浮量如图 8 所示。从中可以看出采用 中图分类号:TU398.9 文献标志码:A 作者简介:资利军,1979 年生,男,汉族,湖南人,工程师 。注浆加固措施能有效减小下部隧道的上浮量,加固土体的弹性模量越 大,上浮量越小。 ,参考文献, [1]刘钊,余才高,周振强.地铁设计与施工[M] .北京:人民交通出版社,2004. [2]赵巧兰,林巍.小净距.长距离重叠盾构隧道设计.施工技术[J].铁道标准设 计,2009. [3]地铁设计规范[S].G B50157.2003.图 7 重叠段土体加固措施示意图 图 8 盾构上浮量与土体加固参数的关系 TECHNOLOGY WIND 63
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