【摘要】：本文作者結合自身工作实践，在分析各类常用制浆材料、化学处理剂性能的基础上，介绍了钻探施工中泥浆制备、性能调整等内容，以期为钻探施工中泥浆的配制、使用及管理提供借鉴。
【关键词】：钻探施工；泥浆；化学处理剂；泥浆性能
1制浆材料的选择
1.1制浆黏土
黏土是泥浆制备的主材，按组分的不同其可以分为多种类型，实际使用时应根据用途加以合理选择。如：通常选择膨润土（其主要成分为蒙脱石）制作一般性勘察钻孔用泥浆，该类黏土具有高水化性、强吸附性等优点；此外，常选择以高岭石、伊犁石等为主的黏土材料制备泥浆用于浅表钻孔施工、堵漏等其他施工。
1.2化学处理剂
（1）降黏剂
常用的降黏剂包括：纯碱（Na2CO3）、铁铬木质素磺酸盐（FCLS）、腐殖酸钾（KHM）等。其中，纯碱（Na2CO3）可以显著改变黏土颗粒性状，增强黏土水化分散能力，形成分散稳定的状态；铁铬木质素磺酸盐（FCLS）可以破坏泥浆中原有的网状结构，释放自由水进而削弱泥浆的剪切力。但由于铁铬木质素磺酸盐（FCLS）本身为弱酸性材料，使用时需要控制其使用量；腐殖酸钾（KHM）是实践中使用较多的一种降黏剂，使用效果较好，其具有抑制井壁地层水敏、预防塌孔的作用。
（2）降失水剂
在泥浆中掺加降失水剂的主要目的是为了减少泥浆中自由水向井壁内的渗透，避免井壁土体因自由水渗透膨胀而出现塌孔、钻孔缩径等问题。常用的将失水剂包括羧甲基纤维素钠、煤碱剂、水解聚丙烯腈等。
（3）加重剂
加重剂多为颗粒为200目的重晶石粉，泥浆中添加加重剂后其密度、黏度以及凝胶浓度等都会提高，有利于处理涌水钻孔时出现的压涌问题。
（4）絮凝剂
常用的絮凝剂包括聚丙烯酰胺（PAM）和水解聚丙烯酰胺（PHP）等。絮凝剂在泥浆中发挥的效用因其水解度的不同也有所差异：水解度在10%以下时，絮凝剂发挥全絮凝作用；水解度在30%左右时，则其主要发挥选择性絮凝作用，该作用能将泥浆中劣质黏土颗粒以及钻进作业形成的岩粉絮凝沉淀，实际使用时多将絮凝剂水解度控制在30%作业进而保证其选择性絮凝作用的发挥。
1.3水
泥浆制备时，优先选用自来水。考虑到野外勘察钻探施工的实际环境，完全采用自来水较为困难，此时就需要就地取水进行泥浆制备。需要严格控制水中钙离子和钠离子浓度以及pH值，防止由于水体质量不达标而影响泥浆稳定性能。
2泥浆的性能指标
2.1密度
一定体积泥浆与相同体积水质量的比值称为泥浆的密度。根据实践经验，通常将泥浆的密度控制在1.05～1.15t/m3范围内。在确定具体指标数值时，应综合考虑钻孔地层稳固状态、地下水承压情况以及钻进效率等因素。在实际钻进施工中，常出现泥浆密度偏大的情况，这种情况会降低钻速、提升泵压，不利于钻进施工正常开展。为此，可在泥浆中适时添加水解度在30%左右的聚丙烯酰胺（PAM），将泥浆中劣质黏土成分等杂志选择性絮凝沉淀。
2.2黏度
黏度指标其实质是泥浆中固相颗粒之间、固液相之间以及泥浆分子之间的摩擦力。该项指标的数值受到实际钻孔孔壁稳定性、钻孔漏失以及钻进效率等多因素的影响，一般正常地层中钻进取值为18～22Pa.S。实际施工时，可根据现场实际情况，选择在泥浆中添加增（减）黏剂或者及时更换新鲜泥浆。
2.3失水量
单位时间内泥浆中自由水在一定压力下对外释放以及向孔壁内渗透的水量即为失水量。泥浆失水是正常现象，但也需要采取措施将失水量控制在一定范围内，否则失水量过大易导致孔壁黏土结构破坏、支撑力下降，同步在孔壁表面形成的松散泥皮还会削弱泥浆护壁效果甚至由于泥皮剥落发生事故。实践表明，泥浆失水量的合理控制范围为每半小时18～30mL。
2.4含砂量
采用筛网过滤泥浆，其中无法通过200目筛网的砂子与泥浆体积的比值（百分比）即为含砂量。泥浆含砂量与勘察钻进施工安全、钻进机具磨损以及钻进效率等息息相关。实践证明，需要将含砂量控制在3%以内，否则易导致孔壁土体松散、失稳，钻进机具过度磨损、故障，增加施工材料消耗量等问题发生。实际施工过程中，可通过在泥浆中掺入水解聚丙烯酰胺（PHP）等选择性絮凝砂等杂质或陈浆排放等措施减少泥浆含砂量。
2.5pH值
工程中要求泥浆呈弱碱性，通常控制其酸碱度（pH值）为8～9以保证泥浆中化学处理剂能够充分发挥功效。
2.6切力
泥浆切力分动静两种，分别代表泥浆在流动和静止状态下结构强度。
2.7稳定性
通常采用经24h静置后泥浆的上下层间的密度差值来表征泥浆稳定性，其数值通常控制为0.03g/cm3。
3不同地层中泥浆配制的调整策略
实际工程中，由于场地地质条件复杂的情况较为常见，因此，有必要综合场地地层特征、孔壁稳定性等因素实时对泥浆进行调整。
（1）易塌、涌水层段。此时，需要采取措施提高泥浆黏度、减少泥浆失水量、提高泥浆密度，进而平衡地层压力。实际操作时，可加大泥浆配置时黏土用量、添加CMC或PAN以及添加重晶石粉等。
（2）水敏膨胀层段。钻进该类地层时，重点是增大孔壁泥皮密度、减少泥浆中自由水向孔壁内的渗透。比较有效的方法是在泥浆中适量添加失水剂CMC、KHM、PAN。
（3）造浆地层段。钻进该类地层时，常会出现泥浆黏度、切力增加的情况，会导致糊钻头、不利于岩粉沉淀等问题，进而降低钻进效率。为此，可根据现场情况选择钙化处理、添加新鲜低黏度泥浆稀释处理或选择性絮凝沉淀等方法进行处理。
（4）漏水层段。在漏水层段，除可采取在泥浆中加大黏土用量、添加CMC、PAN等措施来增大泥浆黏度和切力外，还可在泥浆中添加水解度30%左右的PAM，通过形成的絮凝沉淀物将漏水通道填充堵塞。
4结语
泥浆作为钻探施工时必不可少的一种材料，其具有平衡钻孔自由面压力、减少地下水向钻孔内以及泥浆中自由水向孔壁内的渗透等作用，可防止孔壁缩径、坍塌，有效保证孔壁稳定。此外，泥浆的循环作用还可将钻进作业时产生的岩粉及时带出，同步起到冷却钻头、润滑钻具的作用。作为钻探技术人员，应当根据钻探地层的实际请，合理选择各种制浆材料、优化各种制浆材料用量配比，同时要善于根据工程实际需要采取有效措施对泥浆各项性能指标进行调整。
参考文献：
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作者简介：于学东（1963—），男，江苏淮安，江苏省水文地质工程地质勘察院，钻探技师，本科，主要从事工程地质水文地质钻探及管理工作。