钻井液在矿井钻探施工中应用

杨胜春

（山东省煤田地质局第一勘探队，山东　滕州　２７７５９９）

为了提高矿山勘探效率，降低生产成本，根据地层特点，对钻井液合理使用，能够提升钻井安全系数。本文将摘  要：

对钻井液在矿井钻探施工中的应用以及维护措施进行探讨，提升钻井液的使用合理性，保障孔壁稳定，实现安全钻进，提高岩心采取率，有利于钻井施工技术的发展。

钻井液；矿井钻探施工；安全钻进；维护措施关键词：

Ｐ６３４．５　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１９）２１－０２４９－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Application of drilling fluid in mine drilling construction

YANG󰀁Sheng-chun

（Ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　Ｔｅａｍ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｂｕｒｅａｕ，　Ｔｅｎｇｚｈｏｕ　２７７５９９，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ，　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　

ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｆｌｕｉｄ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｓａｆｅｔｙ　ｆａｃｔｏｒ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｗｉｌｌ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｆｌｕｉｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｆｌｕｉｄ，　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｏｌｅ　ｗａｌｌ，　ｒｅａｌｉｚｅ　ｓａｆｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ，　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｒａｔｅ，　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．

Keywords:　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｆｌｕｉｄ；　ｍｉｎｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；　ｓａｆｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ；　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ

随着我国经济的提升对矿井钻探施工要求越来越高，我国的钻井施工有着良好的发展空间，钻井技术也愈发的成熟。在钻井工程中，钻井液经常用于钻探施工中，其对于钻井液的要求是有着显著的特点，对于钻井液的质量以及比重、失水、流变性参数都有着较高的标准，需要根据矿井钻探技术的实际应用对钻井液进行配置。所以对于钻井液的维护也是工程中重要的内容，确保实际的施工过程中钻井液能够符合工程的标准。

1 矿山井下钻探施工对于钻井液的运用1.1 钻井液的设计

对于不同的地层，由于组成的成分以及密度存在着差异，所以需要对钻井液进行设计。对于第四系粘土以及砂砾石钻井液设计需要6%～7%的膨润土以及4%～5%的纯碱与6%的NH4-HPAN。对于粉细砂石、泥岩、砂岩的钻井液设计需要膨润土的配比是4%～5%，纯碱用量是0.7%，NH4-HPAN是1.6%，腐殖酸钾为2%。1.2 钻井液在矿山施工项目中的实际应用

钻井液的设计需要在矿山施工前对地层进行设计，在实际的应用过程中还需要进行合理的使用。实际的施工环境是较为复杂的，钻井液的应用还需要结合地层的实际情况进行调整，例如对于深度处于0m～500m以及质地较为稀松的松散层，钻井施工过程中容易出现坍塌的现象，同时在起钻的过程中还会出现砾桥的现象产生。所以需要钻井液设计人员适当提高井液的比重、粘度，确保钻井的质量。由于钻井作业施工周期长，为了确保钻井液的质量就需要对钻井液中存在的有害固相进行及时的清理，也需要注意对钻井液进行维护管理。对于深度处于500m～1200m米深度的地层，

２０１９－１０收稿日期：

杨胜春，男，生于１９８４年，汉族，河北沧州人，工程师，研究作者简介：

方向：地质勘探中钻探技术。

一般存在为坚硬的矿石层，在井下施工作业过程中，需要注

意井壁存在的较大摩擦系数对施工的阻碍，以及钻井扭矩的问题。由于处于500m～1200m深度的地层容易出现坍塌的现象，所以需要确保钻井液的质量，降低钻井液的失水量，使泥饼的厚度保持在较低的水平。对于1200m～2500m深度的钻井，就需要注意到钻井液的漏失现象及保护含水层，同时还需要确保井壁的质量。为了能够达到这种要求，就需要适当的降低钻井液的比重，改变钻井液的流动方式。钻井的速度也是需要注意的事项，为了确保井壁的稳定性，需要控制钻井的速度，尽量保持着稳定速度，提升井筒的顺畅。防止由于压力过大导致井壁受到破坏。

2 钻井液正循环施工技术2.1 钻压

钻压是井下钻探施工中重要部分，需要进行严格控制。钻井工程最基本的要求就是能根据工程需求对地层进行破碎。钻压的应用需要选择合理的钻具，同时还需要根据地层的实际情况对钻速等基本参数进行设计。例如遇到较为坚硬的矿石时，就要适当的降低钻头的钻速，增大钻压，选择合理的钻头，确保井壁的质量以及提升钻头的使用寿命。当遇到地层较软，同时含水量较多时，可以设定较高的转速，钻压也要保持在适当的范围，提升工程的进度。在施工过程中需要特别重视转速与钻头规格之间的配合关系，在确保工程的质量以及进度时，也要重视钻具的使用情况，确保钻头的使用寿命，提升施工的经济性。2.2 钻井液

对于钻井工程而言，钻井液的合理使用是确保工程质量的重要途径。钻井液有着许多重要的作用，例如对于井底的清洗，确保钻井的正常进行；对于井壁有着润滑的作用，减少钻柱与井壁之间的摩擦，方便钻具的钻入，提升了钻具的使用寿命。钻井液需要对其密度、粘度以及失水量进行严格把控。钻井液对于防止泥岩层的坍塌有着良好的效果，失水

2019年 11月上 世界有色金属249

量的控制是确保钻井液的质量以及降低泥饼厚度的有效途径，对于钻井液的应用过程中，需要对钻井液的失水量进行动态的控制。2.3 泵量

由于在钻井过程中会遇到矿石层，钻头在作业过程中，矿石难免会产生碎屑，这也是钻井液有害颗粒的主要来源，所以对于孔底的清理是井下钻探施工过程中重要的工序，确保钻井液的质量。当有害颗粒达到了一定的程度就会对钻井液循环产生阻碍，降低了实际的施工效率。所以需要控制好泵量，确保矿石碎屑能尽量的正常排出。

择钻井液。钻井液的合理的选择配置是确保施工质量以及施

工进程的前提。

3.3 做好钻井液的后期处理工作

近年来我国对于生态文明越来越重视，许多具有高污染的行业都受到了整顿。为了响应可持续发展的道路以及绿色矿山勘查的要求，钻井行业也需要重视生态环境问题。由于钻井液的成分含有许多的有害化学物质，所以需要对钻井液进行后期专项处理，避免钻井液流入到自然环境中。

4 结语

矿山钻探施工需要有着优质的钻井液作为施工保障。在施工技术实施过程中需要注意到钻压、钻井液、泵量的问题，应根据地层情况合理使用钻井液、钻井参数，并且需要对钻井液进行合理的维护管理，提升钻井液的性能以及防止钻井液污染环境，提高施工效率。[1]󰀡董秋生.地热井施工钻井液的管理方式研究与讨论[J].中国石油和化工

标准与质量,2016,36(6):28-29.

[2]󰀡袁明文.环状间隙在固体矿床深部钻探钻孔中的应用研究[J].科技创业

月刊,2015(1):96-97.

[3]󰀡朱敬宇,陈国明,刘康,等.深水水合物钻井导管下深设计与地层安全

承载研究[J].石油钻采工艺,2019,(08).

[4]󰀡韩明耀,柳硕林.河南内乡板厂铜多金属矿ZK1724孔钻探施工技术

[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2017,44(12).

[5]󰀡董秋生.地热井施工钻井液的管理方式研究与讨论[J].中国石油和化工

标准与质量,2016,36(6):28-29.

[6]󰀡葛丽萍,王嘉瑶.浅谈PVA1788成膜体系无固相泥浆在钻探施工中的

应用和效果[J].西部探矿工程,2019(7):65-68.

3 矿井钻探施工中钻井液的维护措施3.1 提升钻井液的耐高温性，选择良好的组成材料

钻井液的性能对井下钻探施工具有重要影响，所以需要对于钻井液进行合理的维护。影响钻井液的质量有着许多的因素，其中矿井钻探施工过程中产生的高温就是其主要的影响因素，所以在对钻井液维护过程中需要考虑钻井液是否因为高温而产生变质，为了确保钻井液的耐高温性，就需要选择合理的钻井液合成材料，在确保其性能的前提下，选择具有良好的耐高温性。

3.2 根据施工要求以及施工工艺配置好钻井液

由于井下钻探施工对于钻井液的要求较为的严格，所以需要根据实际的施工情况对钻井液调配。还需要根据不同的施工阶段对钻井液进行合理的选择。在进行配置钻井液之前需要对施工区域的地质进行勘查，根据施工的要求，合理选（上接248页）

为了防止该类事故的发生，应当特别注意对焊接炉内的制燃材料的隔离及勘查，确保其处于安全环境中。

（2）安全距离的把控。在金属金属焊接过程当中，倘若不慎发生制燃原料泄漏的情况，或者某在焊接过程中发生焊接点与氧气瓶发生碰撞的情况，则很可能引发非常严重的爆炸事故。故而金属材料在焊接过程当中，要特别注意控制与其他可燃物或助燃物之间的安全距离，只有时刻注意安全距离的把控，才能够在一定程度上降低因制燃原料而发生的爆炸性事故。但金属焊接并非只在焊接进行过程当中容易被引燃，实际上，对于焊接过程的实时监察和控制，应该贯穿整个施工过程，特别是在进行线下焊接的时候。由于金属材料在进行线下焊接时，并非处于完全空旷的场地。在这种情况之下，为了避免因为距离过近使得焊材料上的制燃原料处于危险系数较高的施工环境，在整个焊接施工过程中，应当严格控制金属材料的焊接施工地与其他可燃物之间的距离。这种安全距离的把控，能够令焊接工艺上的制燃原料的存放环境自始至终处于一个能够安全的状态，有助于整个施工过程的顺利进行。

（3）人身安全的保证。不论处于何种施工环境下，最需要注意的，仍然是施工人员的人身安全。施工人员的人身安全往往应该放置在第一位。但由于现阶段科学技术的发展仍然存在局限性，使得自动式气压焊在工作状态下，总有需要人力进行手动调节和监测的工序。譬如焊轨接车间在进行线下金属焊接时，施工人员须站在焊接车间的某一侧来进行操控。倘或焊接场地的周边有其他需要焊接的材料时，就会形

成施工人员在两处焊接操作场地，或者两个焊接场地同时工

作的情境。在这种情状之下，如果施工人员没有及时注意到把控与两个焊接场地之间的距离，或者两焊接场地材料之间的最小安全距离，那么在焊接操作在运行使，并且材料之间并没有控制在最小的安全距离，极有可能对人身安全造成严重的威胁。为了避免这种事故的发生，施工人员在焊焊接材料周边进行人工操控时，应当格外注重与四周目标物之间的适当距离，或是直接将电焊机的控制面板搬离危险区域，到安全区域进行操控。只有这样，才能在自行式气压焊的焊接工艺进行线下焊接时，保证整个工区施工人员的人身安全，同时也保证焊接车间内人员的安全。

3 结束语

我国的工业工程建设日益发达，在金属焊接技术上，自动式气压焊轨车的优势明显，而缺陷正在一步步得到改善，故而自动式的气压焊技术仍然会在相当长的一段时间内成为金属焊接中常见的焊接方式。与此同时，极端环境作业的施工人员虽然因为科学技术的不断发展，而逐渐摆脱了各种考验，但在工业工程建设的过程中，威胁施工人员人身安全的问题依然值得被重视。因此，只有不断的优化焊接工艺，优化施工组织建设，才能够使得整个工业工程建设往更安全更舒适、高科技的方向发展。[1]󰀡张海龙.闪光焊轨车现场焊接应用研究[D].西南交通大学,2016.

[2]󰀡刘国用.自行式焊轨车线上焊施工技术与标准研究[D].西南交通大

学,2014.

250世界有色金属 2019年 11月上