摘要
泥浆是钻探工程的重要组成部分，它在确保安全、优质、快速钻进中起着关键性的作用，被人们称为“钻井的血液”。随着孔深逐渐加深，以往的普通泥浆密度大，流变性差，泥皮厚，已经无法适应岩心钻探的要求。目前主要使用低固相泥浆，通过添加各种化学处理剂来改善泥浆的性能。本文介绍了X-A成膜剂低固相泥浆在老许寨铜矿钻探施工中的实际应用。
老许寨铜矿位于云南省普洱市西部，地形平均海拔约1200 m，相对高差500 m。气候属亚热带气候，年平均气温17.7 ℃。雨季一般为每年6—9月，年平均降雨量1534.7 mm，雨季降雨量1337.5 mm。矿区处于思茅—普洱地震带和澜沧—耿马地震带的夹持地带，矿区地层富水性弱，赋水形式简单，补给条件单一，属裂隙潜水含水层类型。破碎带及粉砂质泥岩、凝灰岩中的软弱夹层是主要工程地质不利因素，矿区工程地质条件为中等类型。
为了对矿区矿层和储量等进行详细地勘查，我们进入该矿区进行钻探施工，在这5年多时间里，累计完成钻探工作量20000 m。该矿区地层十分复杂，常遇到松散、破碎及水敏性地层。在前期的钻探施工中，由于采用了普通的泥浆工艺，造成施工进度缓慢，事故频发。之后对泥浆配方进行了调整，采用了以X-A成膜剂为主的低固相泥浆，提高了施工进度，大幅度减少了钻孔事故的发生。
（1）孔壁稳定性差，护壁困难。复杂地层钻进，钻进时间越长，孔壁越容易失稳，解决好护壁问题是安全高效钻进的重要基础。
（2）回转阻力大，孔内事故多。对绳索取心钻探而言尤为突出，不仅钻杆磨损加剧，钻机负荷增大，难以提高转速，而且容易发生钻杆折断等孔内事故。
（3）钻头寿命短。破碎层会造成钻头胎体金刚石脱落；松散层容易使得泥浆无法正常冷却钻头，造成钻头烧结；颗粒较大的岩粉无法正常排出孔底时，会对钻头造成二次磨损，这些复杂因素都会极大地降低钻头寿命。
（4）钻进效率低，成本高。在复杂地层进行钻进，施工周期长，孔内事故频发，钻进效率低，施工成本增加。
要想解决复杂地层钻进存在的问题，就要创新在泥浆工艺，采用新型的泥浆配方。由于绳索取心钻进形成的钻孔环状间隙小，因而在复杂地层进行绳索取心钻进对泥浆性能提出了更高的要求。
（1）良好的护壁性。泥浆要具有较低的滤失量和良好的护壁性，具有吸附、粘结孔壁的作用，形成薄而韧的泥皮，从而有效保护孔壁稳定。
（2）良好的润滑性。粘附系数小，能有效降低摩擦阻力，降低回转阻力，防止粘附卡钻等，减少动力和材料消耗，延长钻具寿命。
（3）超低固相和极细分散性，流变性能好，能有效防止钻杆内壁结泥皮。
（4）良好的携带岩粉、清洁孔底、冷却钻头的性能。
（1）低密度：密度要低；
（2）低固相：含砂量要低，钻孔泥浆中80%~90%的固相颗粒应<20 μm。
（3）低粘度、低切力：粘度大，流动性就差，净化泥浆也困难，因此，在保证携带钻屑岩性、护壁性的基础上，应尽量降低粘度。
（4）低失水量：要有抑制水向岩层渗透的能力，防止岩层吸水失稳；
（5）pH值应呈弱碱性，控制在8~11的范围内。
（6）泥浆性能指标见
矿区岩层主要分为以下几类。
（1）第三系上部为紫红色厚~巨厚层砾岩，比较松散，部分钙质胶结，偶夹紫红色薄—中厚层中粗粒砂岩，粒径一般为（0.5~3）mm×（0.3~0.8）mm，多为半棱角状，少数浑圆状。可钻性级别Ⅲ—V级。钻进过程中主要存在孔壁坍塌及漏失问题。
（2）砂岩、石英砂岩、砾岩，局部可见黄铁矿化。岩性硬、脆，进尺快，岩心较完整，可钻性级别V级。部分砂岩呈破碎状，取心、护壁困难。
（3）蚀变泥质中胶结坚硬石砾，水敏性强，泥质易溶入循环的泥浆中，余留未胶结的石砾，不易采取。可钻性级别Ⅲ~Ⅳ级。此类岩层主要存在岩心采取率低、缩径、掉块，卡埋钻等问题。
前期钻探中使用普通泥浆，即1
在浅孔钻进中，普通泥浆能较好地满足钻进需求，但当钻进到较深的孔深时，由于泥浆比重较大、流变性差、失水量大，钻孔开始出现掉块、坍塌、缩径等现象，导致卡钻、埋钻等钻孔事故频发，严重影响了施工质量和效率。
如
图1 使用普通泥浆采取的岩心
通过对前期钻探施工的总结，普通的泥浆显然无法满足矿区复杂地层的钻探施工需求。必须根据钻孔的岩层情况，及时地调整泥浆配方，经过多次试验总结，最后确定了以X-A成膜剂低固相泥浆为主的泥浆体系。
（1）第四系松散层。配方：钠质膨润土7.5%+高效植物胶0.3%+中粘纤维素0.3%+护壁王0.3%+X-A成膜剂0.25%。
性能：密度1.03 g/c
主要适用于松散砂层、土层，应用效果主要体现在岩心采取率与完整程度上，使用此配方泥浆后，岩心采取率达90%以上。如
图2 使用X-A成膜剂低固相泥浆采取的土层、砂层岩心
（2）破碎地层，破碎灰岩与砂岩相互交替地层。配方：钠质膨润土5%+NaCO30.18% +中粘纤维素0.5%+改性磺化沥青0.6%+护壁王0.3% +T型润滑剂0.3% +X-A成膜剂0.25%。
性能：密度1.03 g/c
主要应用于破碎灰岩变砂岩的接触带上，孔壁易水蚀后垮塌，且孔内沉砂颗粒较大不易携带，造成钻进过程中泵压持续增高，事故频发。采用此配方泥浆后，泥浆失水量显著下降，孔壁稳定，循环泵压良好、上返砂量正常，钻进效率明显提高。
（3）坍塌、缩径、严重失衡地层（压力地层）。配方：钠质膨润土7.5%+Na2CO3 0.1%+高效植物胶1.5%+高粘纤维素0.6%+改性磺化沥青0.8%+护壁王1.5%+S-1降失水剂1%+T型润滑剂0.5%+X-A成膜剂0.5%+重晶石粉90%。
性能：密度1.46 g/c
主要用于处理坍塌、缩径、地层严重失衡（压力地层）和排砂难等情况。使用该配方泥浆的效果：以高比重保持压力平衡，防止地层蠕变；低失水量防止孔壁吸水而松散坍塌；高粘度以携带大颗粒岩屑。采取的岩心如
图3 采取的岩心完整性良好
（1）在复杂地层钻进过程中，泥浆起着至关重要的作用，能有效维护孔壁稳定性，预防孔内事故发生；
（2）合理调配泥浆性能，可以提高钻探质量和钻进效率，降低钻探成本；
（3）采用优质的泥浆配方，可以显著降低劳动强度。
