冲洗液配制方法-工程钻探与取样技术

8.6.5.1　泥浆的配制

1）造浆材料

（1）造浆黏土。

最好采用钠黏土，可直接配浆而不需预水化。但我国天然钠土资源缺乏，亦可用人工钠土NV-1配浆，浆液性能很好，黏土颗粒能充分水化分散。如用钙膨润土，则必须加纯碱改性。

（2）造浆用水。

造浆用水最好先作水质分析，选用低矿化度软水造浆。

（3）泥浆处理剂。

泥浆处理剂品种很多，应根据需要正确选择和使用。

①根据地层特点对泥浆性能的要求，综合考虑处理剂的效果、来源和价格，合理选择处理剂及泥浆配方。如选择降失水剂，无黏土冲洗液可用高黏度Na—CMC，降失水效果好，且有很强的增黏作用。低黏度Na-CMC则用于单纯降失水，如用高黏度产品，过大的黏度会增大功率消耗和降低钻进效率，而且价格还高得多。如降失水的同时希望降黏，则应采用腐植酸类降失水剂。对于高温深井及地热井，多糖类往往不够稳定，这时就应以腐植酸类和丙烯酸类为主。

②正确计算处理剂用量，按需要准确加药。处理剂过少达不到应有效果，有时甚至因形成不了网状结构而使黏土颗粒得不到保护。处理剂过多，不但浪费而且效果有可能发生变化。如FCLS加量超过2%时（淡水泥浆）就有可能增黏，因为它本身是高分子化合物，平均分子量在2万～10万以上。又如全絮凝剂PAM，加量过大时，黏土颗粒表面被它包围而不能架桥，反而起保护作用，谓之重分散，所以，用PAM清除固相时，应在泥浆流出孔口处，以稀溶液缓慢滴加。如用浓溶液一次倒入沉淀池，就会因局部过浓而起不了沉除固相的作用。无机处理剂纯碱存在最优加量，过大、过小都会影响泥浆性能，也是一个明证。

处理剂加量常取它的重量与泥浆体积的百分比，与常规的重量百分浓度不同，这样做的目的是为了使用方便。

A.干粉直接加入泥浆的计算公式是：

W=V浆×λ（%）

式中：W——处理剂用量，t；

V浆——泥浆体积，m3；

λ——干粉量，%（质量）。

例：10方泥浆加FCLS 0.3%，需FCLS多少？

解：W=10×0.3%=0.03（t）

B.溶液直接加入的计算公式是：

V=[λ（%）×V浆]/处理剂溶液浓度

式中：V——加入溶液体积，m3；

V浆——泥浆体积，m3；

λ——溶液量，%（体积）。

例：1000m3泥浆加FCLS 0.5%，需加20%FCLS溶液多少？

解：V=（0.5%×1000）/20%=25（m3）

（当加量很小，采用×10-6为单位时，计算方法相同。）

③高分子处理剂的溶解。高分子处理剂由于分子链长，从溶胀→溶解需要一个过程。某些处理剂溶解速度快，如FCLS。有些则较慢，如Na—CMC，不是因为它憎水，而是因为水化猛烈，粉团表面被迅速形成的水化壳包围，反而阻止了水分的渗入。所以对这些处理剂不能现用现溶，更不能直接投入泥浆，应提前浸泡，最好先加少量水润湿，再加水搅拌后浸泡。如有条件，用温水有利于溶解。(www.xing528.com)

④重视pH值。pH值作为泥浆性能指标常为现场忽视，因为它并不直接反映泥浆性能。其实，pH值的重要性不亚于其他性能指标，它是泥浆体系的重要环境条件。泥浆体系的化学过程都要在一定的pH值环境下进行，它对泥浆及孔壁都有重要影响。如Na—CMC在pH=7时，增黏作用强，FCLS在低pH条件下效果差。pH值还影响有机处理剂的溶解及水化基团的数量（如PHP的水解度），处理剂与黏土、孔壁、钻具的吸附，处理剂分子间的交联作用，钙处理泥浆中钙离子的浓度，黏土颗粒带电性质及带电量等。总之，处理剂在泥浆中的表现，在很大程度上取决于pH值大小。

⑤注意处理程序。处理程序有时对泥浆产生很大影响。如粗分散泥浆先加絮凝剂、后加保护剂易引起絮凝失控，造成黏土聚沉；FCLS不能和NaOH直接以干粉拌合或混溶，应先后加入泥浆或以溶液混合；PHP不宜直接加入带岩粉的泥浆，而应加入原浆中，使与黏土颗粒产生饱和吸附，老化结构以后，才能显示出良好的选择性。

⑥注意处理剂混合使用时的配伍性。两种以上处理剂同时使用时，相互之间的配合性能叫配伍性。处理剂复配常有很好效果，如阴离子与非离子型复合乳化剂，润滑性能好而不易破乳，其效果不是简单的（A+B）/2。但有些处理剂配伍性不好，如不分散低固相泥浆降失水用HPAN和Na—CMC效果好，用FCLS就会影响它的分散状况。因此，处理剂复合使用时，应先做室内小型试验。

⑦其他。处理剂要注意保存，防止受潮、变质；高分子处理剂常需提前浸泡溶解，但溶液也不宜久置不用，如PHP溶液黏度会随时间的增长而下降；某些处理剂有微毒，如含铬、苯化合物的FCLS、ABS（烷基苯磺酸盐）及合成条件差，存在游离单体的PAM等，应尽量避免与皮肤、食物、餐具接触，也要防止对环境造成污染。

2）材料用量计算

（1）加土量。

加土量=[r土·（r浆-r水）·V浆]/r土-r水（配一定体积某种比重的泥浆）

或

加土量=G·V浆-r土（配一定体积某种固相含量的泥浆）

（2）加水量。

加水量=V浆-加土量/r土（已知加土量）

加水量=V浆×（1-G）（已知固相含量）

（3）加碱量。

加碱量=加土量×最优加碱量（%）

（4）加药量。

处理剂加量=V浆×处理剂加量百分比（%）

式中：V浆——要求配制的泥浆体积，m3；

r浆——要求配制的泥浆密度，g/cm3；

r土——黏土相对密度2.2～2.6，未经测定时，常取r土=2.5；

r水——配浆水比重，淡水r水=1；

G——泥浆的固相含量，%（体积）。

3）配制方法

泥浆配制有实验室少量配制和野外配制之分。实验室配制量小，设备条件好，同样配方，在实验室配制的性能好。野外配制量大，设备效能差，所配泥浆往往达不到应有性能指标，对钻进造成影响或增加处理剂用量。野外配制有两种方式：集中配制和分散配制，集中配制多用于钻机分布较密集的条件下，由泥浆供应站统一配制，配制质量较高，但需敷设管道输送或用罐车运送。由于目前钻机分散情况居多，加强搅拌能力并加强计量工作，按规定比例加入原材料，是提高野外制浆质量的迫切需要。

8.6.5.2　乳状冲洗液的配制

（1）乳状液的配制。乳化油由基础油、水、乳化剂3种基本组分（有时还有添加剂）组成，是一种浓缩的乳状液，油为外相（连续相）、水为内相（分散相）。使用时，向水中加入2%体积的乳化油，搅拌使其反相即成乳状液。金刚石钻探发展到今天，乳化油很少需要现场配制，均直接使用成品乳化油。

（2）乳化泥浆的配制。向泥浆中加入0.5%～0.8%乳化油，搅拌均匀即成乳化泥浆。