防冻泥浆在青海高原冻土层钻探中的应用研究_申立
青海大场矿区永冻层低温钻井液试验研究_杨树强
１６３．ｃｏｍ
第３期
杨 树 强 等 ：青 海 大 场 矿 区 永 冻 层 低 温ｌ溶 液 物 理 性 质［１９］
Ｔａｂｌｅ ２ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＮａＣｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ
第 ３４ 卷 第 ３ 期
地质科技情报
Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．３
２０ １ ５年 ５月 Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｙ ２０１５
青海大场矿区永冻层低温钻井液试验研究
杨 树 强１ａ，１ｂ，高 元 宏２，蔡 记 华１ａ，１ｂ，汪 洪 民２，段 隆 臣１ａ，１ｂ
（１．中国地质大学 ａ．岩土钻掘与防护教育部工程研究中心；ｂ．工程学院，武汉 ４３００７４；２．青海省第二地质矿产勘查院，西宁 ８１００００）
摘 要 ：针 对 大 场 矿 区 永 冻 层 钻 进 过 程 中 出 现 的 冻 钻 、塌 孔 和 钻 井 液 絮 凝 等 特 点 ，结 合 矿 场 钻 探 地 质 资 料 ，在 粗 分 散 抑 制 性 抗 低 温钻井液体系基础上，利用正交实验法优选出了适宜大场矿区永冻层钻进的配方。配方：１ ０００ｍＬ水＋２％ Ｎａ２ＣＯ３（钠基膨润土 的２％）＋４％ 钠基膨润土＋１０％ ＮａＣｌ＋２％ ＫＣｌ＋５％ 乙二醇＋０．１５％ Ｎａ－ＣＭＣ（高黏）＋０．３％ ＬＶ－ＰＡＣ（低黏）。实验表明该配 方在－１０℃条件下仍能保持良好的性能，未出现冻结、絮凝等现象；同时，运用 ＤＰＳ软件分析了该钻井液的流体类型，结果表明该 钻 井 液 为 幂 律 流 体 ，在 低 温 下 该 钻 井 液 的 非 牛 顿 性 增 强 ，流 动 性 能 较 好 。 关 键 词 ：永 冻 层 ；低 温 钻 井 液 ；粗 分 散 ；流 变 性 中图分类号：Ｐ６３４．６＋４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－７８４９（２０１５）０３－０２３０－０５
卤水钻井液在青海钾盐矿层钻探中的应用研究
卤水钻井液在青海钾盐矿层钻探中的应用研究
王正浩;申立;宋仲科
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2015(000)009
【摘要】在青海柴达木盆地卤水钾盐钻探中，钻遇地层为新近系干盐湖沉积地层，上部孔段岩性是粘土层，其特征是水敏性强，在施工中产生易缩径、造浆，下部孔段为砂砾碎屑岩，孔壁易出现掉块、坍塌等现象，给钻探施工带了困难。
针对钻遇地层特点，采取先在室内进行卤水钻井液实验，选择出适合的钻井液配方，再到野外现场应用试验的研究方法。
为了评价卤水钻井液的性能，选择淡水防塌钻井液、不饱和盐水钻井液、饱和盐水钻井液、卤水钻井液四种不同种类的钻井液进行钻井液抑制性、泥皮质量和润滑性能对比测试，结果表明，卤水钻井液性能优于其他类型钻井液。
该钻井液的研制，有效保持了孔壁稳定和较高的岩心采取率，并取得了较好的经济技术效果。
【总页数】4页(P55-58)
【作者】王正浩;申立;宋仲科
【作者单位】河南省煤田地质局一队，河南新郑451150;河南省煤田地质局一队，河南新郑 451150;河南省煤田地质局一队，河南新郑 451150
【正文语种】中文
【中图分类】P634.6
【相关文献】
1.青海深层卤水钾盐钻探施工技术 [J], 王正浩;申立
2.青海马海钾矿区承压卤水资源及伴生固体钾盐矿层开采 [J], 马金元;杨智琛
3.无固相钻井液在沉积岩复杂地层钻探中的应用研究 [J], 哈里木拜克
4.耐低温钻井液在川藏铁路冬季钻探中的应用研究 [J], 张鹏飞
5.耐240℃高温钻井液在青海共和盆地高温干热岩钻探施工中的应用 [J], 秦耀军;李晓东;赵长亮;郑宇轩
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青藏高原第一科研深钻开钻
行业资讯第!"卷 第,期共同组织实施的青海共和盆地干热岩勘查钻获干热岩!填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白"!"#0年,月在共和县恰卜恰镇完井的23#干热岩勘探孔再获温度新高!.0",D的孔底测得温度高达!.->!取得了一批重要成果!为我国进一步开展干热岩勘查开发研究打下了重要基础"据透露!青海共和盆地干热岩地热能开发试验项目圈定出共和#达连海和贵德等#1处隐伏干热岩体,在共和盆地外围圈定出同仁县兰采#海东市三合镇同德和倒淌河1处干热岩远景区!总面积达."$!/+$=D!"共和干热岩体远景资源量数据显示)面积达到!1-/$=D!!. #"=D埋深干热岩地热资源基数为#-.+/#-?J!折合标准煤,,$/"$亿吨"据介绍!青海共和具有优越的地理及基础设施优势"共和盆地位于青藏高原北东缘!秦祁昆造山带的接合部,地势平坦!海拔适中,共和县恰卜恰镇距西宁#1!=D!贵德县热水泉距西宁#."=D,共和县光伏规划装机容量#+-0,'G,已并网装机.1", 'G,总装机容量#!+"'G龙羊峡水电站就在附近,目前共和县电网通过青海主网连接国家电网,井底温度与当前超高温钻测井技术的作业区间基本匹配"$ 干热岩开发面临诸多挑战近两年干热岩已成业界关注的焦点!不少企业看好其前景!纷纷*尝试+开发"然而!世界干热岩开发总体上仍处于试验和示范阶段!还未实现商业化开发"我国干热岩开发更是处于起步阶段!面临资源勘查难#开发工程难度大#技术薄弱等挑战"首先!干热岩资源勘查难"除藏南*滇西地区高温地热资源较为丰富外!其他高品质资源并不富集"由于地壳结构复杂!成因机理尚不清楚!干热岩资源分布极为不均匀!我国目前尚未形成成熟可靠的资源评价技术和方法"干热岩埋藏深!探测精度难以满足勘探要求!获取地下热储物理参数的技术和能力有限!难以有效地优选场址,现有的井下原地岩石地层描述方法难以适应2)高温热储的特殊条件"其次!开发干热岩的工程难度大"由于仪器#工具和材料的耐高温能力不足!加之岩体可钻性差#工程设计优化难度大!钻井慢#周期长#成本高等问题!面临高效成井难题"另外还存在高温测井技术以及热储改造难题"最后!干热岩的利用工程难题不小"由于我国还缺乏高温潜水泵#抗高温示踪剂#适合于干热岩循环测试的解释技术等!面临开发干热岩循环测试及热能提取难题"规模化发电需要的高温大流量流体产量还未达到!?2)系统产能稳定性还有待加强"干热岩研发属于前瞻性技术!要实现干热岩资源开发利用的实质性进展!专家建议持续增大科研项目#人员#经费支持力度,加强与国内政府部门#研究机构合作!加强干热岩资源靶区评价和开发利用工程技术攻关,设立干热岩资源开发利用国家重点实验室,针对制约规模化经济开发的关键问题!在资源富集与勘查评价#热储改造与高效换热等方面!开展攻关研究"来源 地源热泵网!"#$年-月!+日青藏高原第一科研深钻开钻!"#$年-月!!日!由山东省地矿局第三地质大队承担的青藏高原第一科研深钻---*西藏自治区甲玛铜多金属矿床."""D科学深钻+开钻仪式近日在拉萨墨竹工卡县甲玛矿区海拔高,!""D的深钻平台上举行"据了解!这已经不是山东省地矿局三队第一次在青藏高原开展科学钻探项目了"!""$年!受中国地质科学院地质研究所的委托!该队承担了西藏罗布莎与甘肃金川科学钻探项目!他们克服条件恶劣!地层复杂的困难!首次将钻塔矗立在世界屋脊!成为国内首支在青藏高原进行科学钻探的地勘队伍!该项目创造了当时高原钻探孔深#+,./0$D的全国纪录"山东省地矿局三队队长吉孟瑞谈起此次青藏高原."""D科研深钻时表示!该项目的顺利实施!标志着山东省地矿局三队在高原深孔科学钻探领域踏上了新征程"尽管该项目钻孔位于海拔高程,"""D 之上!但山东省地矿局三队将以人才#技术#设备为支撑!充分发扬*氧气缺战斗精神不缺!海拔高施工标准更高+的精神!全力以赴高质量完成."""D科钻施工!以实际行动建功高原!地质报国"据悉!西藏自治区甲玛铜多金属矿床."""D 科学深钻是科技部国家重点研发计划项目---深地勘查开采专项$青藏高原重要矿产资源基地成矿系-!"#$年#"月地质装备统深部探测技术与勘查增储示范%的重点工作内容!也是青藏高原固体矿产调查领域首个."""D科学深钻"深钻部署于世界级的甲玛超大型斑岩*矽卡岩铜多金属矿床!瞄准甲玛矿床及冈底斯成矿带其他同类型矿床深部富铜矿资源评价的重大科学问题和勘查需求"通过实施深钻和相关配套工作!有望形成一套深部资源勘查技术示范体系!对实现资源发现与储量增长双跨越提供技术支持!具有重要的战略意义"来源 探矿工程在线!"#$"-!+二连盆地取得新层系油气地质调查重要进展不久前!自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所&以下简称*资源所+(先后在内蒙古西乌旗组织二连盆地野外油气调查现场研讨会#在河北燕郊组织*蒙西地#井+下二叠统含油气性现场研讨会!邀请业内专家对资源所承担的地质调查项目进行阶段性成果研讨"二连盆地及外围地区石炭*二叠系作为潜在的有利含油气层系!具有良好的生储盖组合和油气运聚条件!资源评价结果表明该层系的石油天然气资源丰富"但该套地层长期被认为是盆地的基底!地质研究薄弱!投入的勘探程度较低!多年未见较大的油气发现"在中国地质调查局的统一安排下!资源所自!""0年以来!以二连盆地及外围为主要研究区!先后部署了,个地质调查项目!持续开展石炭*二叠系油气地质调查!累计完成路线地质调查#.""=D#露头剖面实测1$=D##K,万石油地质调查!!""=D!## K#"万石油地质调查,"""=D!##K!,万石油地质调查!$0"=D!!取得如下系列重要成果"一是实施蒙西地#井钻探验证!发现下二叠统巨厚深海*半深海相碳质泥岩"在上古生界下二叠统寿山沟组二段钻遇巨厚黑色#灰黑色泥岩层段!累计视厚度$$+D!初步判断部分沉积环境为半深海*深海!证实西乌珠穆沁地区下二叠统寿山沟组二段具有较好的生烃物质基础!是潜在的优质烃源岩层和盖层"二是查明了兴蒙地区石炭系#二叠系具有正常沉积构造特征!初步建立其石炭系*二叠系构造地层格架"三是在二连盆地查明了宁城#浑善达克等七个盆地和上石炭统*二叠系#中下侏罗统#下白垩统.套含油气构造层系!初步查明兴蒙地区石炭*二叠系区域上分布1套烃源岩层系"专家一致认为资源所在二连盆地取得的系列认识和成果证实了二连盆地及外围地区二叠系具有形成油气的较好生烃条件与物质基础!展现了该地区上古生界二叠系地层具有良好的页岩气资源前景!为实现我国北方新区新层系油气重大突破奠定了坚实基础!将有力地推动我国北方石炭*二叠系新领域页岩气勘查早日取得突破"下一步!资源所将重点开展以下三项工作)一是加强蒙西地#井岩心的深入工作!评价烃源岩的生烃能力"二是结合钻孔岩心特征!加强钻孔周边地质调查!查明寿山沟组区域特征"三是部署二维地震调查!查明该区石炭*二叠系厚度及展布特征!寻找并落实油气有利圈闭!实施钻探验证"来源 地调局资源所!"#$"0."新疆地矿局创空气潜孔锤钻进最深纪录新疆地矿局第二#三水文队哈密黄土坡铜锌矿采空区充填钻孔是大队在基岩大口径中的首次尝试!施工历时-"天!终孔孔深.,"D!钻孔直径#"""D D!创造了空气潜孔锤钻进最大深度的全国施工纪录"该钻孔钻探新技术#新工艺在全国钻探施工领域同行业中具有领先水平"项目施工区位于哈密黄土坡铜锌矿矿区内!工程内容是以原矿区已经完成的孔径.,"D D的充填孔作为导向钻孔!将原钻孔孔径扩大至#"""D D!。
青海高原地区冻土层抽水孔的施工方法
作 者简介 ：梁波 （ ６ ，男 ，陕西合 阳人 ，工 程师 ，从事 钻探工 艺研 究工作 １ ７ 一） ９
３４ ３
青 海高 原地 区冻 土层抽 水孔 的施 工方 法 地层 施工 ， 冲击式钻 机 比较适 用 。 根据施工经验 ， 施工工艺如下 ：第一步 ，采用 冲锤直径 ６０ ｍ 的 ｃ 一２型冲击钻机施工 ，直至穿 ０ｍ ｚ２ 过冻 土层 ，施 工 中下入 节 长 ６ ０ ｍ，直径 ８０ ｍ预 制砼 套管 ，使用 泥浆 比重 为 １ ；第二 步 ，采 用立轴 ０ｒ ｎ ０ｍ ． ８ 式钻机 施 工直至 终孔 ，（２ １ ｍ 的三牙 轮钻 头钻 探 ， 易塌 孔段 投入 直径 ｌＯ ｍ作 用 的卵砾 石 ，使 用 Ｉ ４． ｍ ） ３ 在 Ｏｍ
２１ ００年 ９月第 ３ ０卷第 ３期
四川地 质学报
Ｖ １ ０Ｎ ． Ｓｐ ００ ｏ． ｏ３ ｅ ，２ １ ３
青海高原地区冻土层抽水孔的施工方法
梁Байду номын сангаас波
（ 炭 科 学研 究总 院 西 安 研 究 院 ， 西安 ７ ０ ５ 煤 １ ０ ４）
摘要 ：以青海江仓地区抽 水井施 工工程为例 ，描述 了冻土层地层状况及所采用的最简便 实用的施 工方 法， 该 方法对 同类地 区的大孔径钻孔施 工具有参考价值。 关键词 ：冻土层；施 工方法；青海 高原 中图分类号 ：Ｐ ４ ．】 ６ ２【 ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ９ ５（ ００）０ — ３４ ０ ０６ ０９ ２ １ ３ ０３— ３
１ 施工地点及工程简述
１１地理 交通及 气候 ．
施 工地点位 于青 海天峻县 江仓煤矿 ，海 拔 ３ ６ｍ。矿 区南东距 西宁市 ３５ｍ，其 中的 １０ｋ ０ ８ １ｋ ０ ｍ属 于砂 石路 ，由于长期经受 拉煤车碾压 ，导致路 面极差 ，６ 月至 ８月通行最难 ，３ ０ｋ ０ ｍ路 程行车需 ６～１ 小 时 。 ０ 矿 区地处高寒地 带 ， 属典 型高原大陆性气 候 。 每年 １ 月气温骤 降 ，白天在 ０Ｃ 右 ， １ ￣左 凌晨 一 ０ ２ ℃左右 ，
青海木里煤田永久冻土地层钻探技术研究
ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｈ ａ ｓ ｕ ｐ ｇ ｒ ａ ｄ ｅ ｄ ｍｏ ｎ ｔ ｈ ｌ ｙ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｆ ｒ ｏ ｍ ２ ２ ４ ｍ ｉ ｎ ２ ０ ０ ４ ｔ ｏ ４ ２ ４ ． ５ ｍ ｉ ｎ ２ ０ ０ ６ ， ｔ ｈ ｕ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｎ ｔ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｐ ｅ ｒ ｍａ ｆ ｒ ｏ ｓ ｔ ； ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ； ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｉ ｄ ； ｄ ｉｌ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ； Ｍｕ ｒ ｉ ｃ ｏ ａ ｆ ｌ ｉ ｅ ｌ ｄ
青藏高原多年冻土区天然气水合物可能分布区域研究的开题报告
青藏高原多年冻土区天然气水合物可能分布区域研究的开题报告一、研究背景和意义青藏高原是世界上最大的高原，也是世界上最大的多年冻土水合物分布区之一。
其中，天然气水合物作为一种重要的能源资源，其地质储量巨大，具有无污染、高效率等特点，因此备受重视。
然而，目前我国对青藏高原多年冻土区天然气水合物的分布情况了解有限，为了更有效地开发利用这一资源，有必要从地质学、地球物理学等多学科角度开展深入研究，探究多年冻土区天然气水合物的可能分布区域。
二、研究内容和方法本研究以青藏高原多年冻土区为研究对象，采用多学科交叉的方法，结合地质资料、地形地貌、气候气象等综合因素，从多角度分析天然气水合物可能分布的区域。
具体内容包括：1.收集相关资料，分析多年冻土区地质环境及其水文地质特征，评估多年冻土区水合物形成的可能性。
2.利用航空磁、地面电磁等地球物理探测手段，获取有关多年冻土区地下构造信息，评估多年冻土区天然气水合物形成的可能性。
3.结合气象数据，分析多年冻土区气候条件与天然气水合物形成的关系，预测多年冻土区天然气水合物的分布。
4.利用GIS技术，综合以上分析结果，提出多年冻土区天然气水合物的可能分布区域。
三、预期结果和研究意义本研究预计能够较全面地了解青藏高原多年冻土区的地理、地质、气候等综合因素对天然气水合物形成的影响，为我国天然气水合物开发提供科学依据。
预期成果包括：1.较准确地确定了多年冻土区天然气水合物的可能分布区域，提出了该区域未来开发的建议及方向。
2.为我国多年冻土区天然气水合物的勘探开发提供科学依据，促进我国天然气水合物产业的长足发展。
3.丰富了我国多年冻土区水合物的研究成果，增加了该领域的学术贡献。
四、研究进度安排1.文献调研和资料收集（1个月）2.综合分析地质、地球物理等多方面因素，预测多年冻土区天然气水合物的分布（2个月）3.利用GIS技术绘制多年冻土区天然气水合物可能分布区域（1个月）4.成果总结和展望（1个月）五、参考文献1.张三，李四，王五.青藏高原多年冻土区水合物资源勘探现状与发展趋势[J].地质科技信息，2019，38（1）：67-71.2.刘海，赵六，钱七.青藏高原天然气水合物勘探策略的初步研究[J].地质与资源，2018，27（3）：162-165.3.王八，马九.青藏高原多年冻土区天然气水合物规模、分布及开采资源评价[J].资源开发与市场，2019，35（8）：32-36.。
地质钻探工艺技术中的安全与生产管理
地质钻探工艺技术中的安全与生产管理申 立（河南省煤田地质局一队，河南 新郑 ４５１１５０）摘 要：随着我国经济的不断发展，地质钻探业也随之不断发展，地质钻探工艺的安全成为了钻探企业着重关注的问题，本文就地质钻探工艺技术中的安全与生产管理进行探究，探究现阶段存在的问题以及管理措施，旨在提高工艺水平与工艺质量，确保施工的安全进行。
关键词：地质钻探；工艺；问题；管理；安全；生产：标准化中图分类号：Ｐ６３４．５；Ｘ９３５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１５－０２６８－２Safety and production management in geological drilling technologySHEN Li（Ａ ｔｅａｍ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｃｏａｌ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ， Ｘｉｎｚｈｅｎｇ ４５１１５０，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ＇ｓ ｅｃｏｎｏｍｙ， ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｍａｊｏｒ ｃｏｎｃｅｒｎ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｔ ｔｈｉｓ ｓｔａｇｅ， ａｉｍｉｎｇ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｓｋｉｌｌ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Keywords: ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ； ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｐｒｏｂｌｅｍｓ； ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ； ｓａｆｅｔｙ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ： ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ迈入新世纪以来，安全生产愈发成为人们所重点关注的问题，在进行地质钻探作业时，我们更应注重安全方面的问题，只有确保了生产的安全，才能顺利的进行相关的工程施工，然而现阶段我国地质钻探的施工现状是，某些企业为了加快施工的进度，从而忽视了相关的安全与生产管理，使得在地质钻探过程中暴露出了诸多问题，严重影响了地质钻探的施工进度与施工安全，所以本文就此进行讨论，力求解决这些问题，实现安全施工。
一种极地冻土冷却钻进装置及方法[发明专利]
![一种极地冻土冷却钻进装置及方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/122e9b2f08a1284ac95043e4.png)
专利名称：一种极地冻土冷却钻进装置及方法
专利类型：发明专利
发明人：杨晓峰,聂爱国,周家恒,曲展慧,杜宇飞,简权申请号：CN201911059361.2
申请日：20191101
公开号：CN110630177A
公开日：
20191231
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种极地冻土冷却钻进装置即方法，针对于极地环境中因钻头摩擦生热而改变钻井内温度致使井壁失稳变形、岩样受热变质等问题，提供一种冷却钻进装置及方法。
本发明以低温泡沫钻进液的循环实现维持钻井内低温环境的功能，提供的钻进装置具有空夹层和孔槽结构，实现低温泡沫钻进液在钻进取样器内部循环、发挥冷却作用，且避免接触井壁。
本装置与常规钻探装置相比，可以起到在极地冻土环境中维持井壁稳定、保护岩样的作用。
申请人：中国矿业大学(北京)
地址：100083 北京市海淀区学院路丁11号
国籍：CN
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青海柴达木盆地三高井钻井液技术
２ ０ １ ６年 １ １月
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Ｖ０ ｌ ＿ ３ ３ Ｎｏ ． ６ Ｎｏ ｖ ．２ ０１ ６
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ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ６ ９ ６ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ５ ６ ２ ０ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． ０ ０ ８
２ ０ １ ４年 初投产 的坪 １ Ｈ． ２ ． ２和坪 １ Ｈ一 ２ — １井 ，完井测试均为 区块高产 井，平 均 日产天然气 ５ ０×１ ０ ｍ ／ ｄ 。现场应用情况表 明， 抗 三高钻 井液体 系配方简单 ， 维护方便 ， 具有 良好的剪切稀 释性 ， 具备 动塑比高 、 塑性黏度低 等特 性， 环 空压耗小 ， 井 眼清洁 ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｆ ｏ ｕ ｒ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｑ ａ ｉ ｄ ａ ｍ Ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ， Ｎｉ ｕ ｄ ｏ ｎ ｇ ， Ｌ ｅ ｎ ｇ ｈ ｕ ， Ｚ ａ ｈ ａ ｑ ｕ ａ ｎ ａ ｎ ｄ Ｙ ｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ， ｈ ａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｌ ｉ ｈ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ｓ ｕ ｃ ｈ
３ ． Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｏ ｉ ｉ ｆ ｌ ｅ ｌ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｆ ｉ ｖ ｅ Ｏ ｉ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ， Ｄｕ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ， Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ ７ ３ ６ ２ ０ ２ ）
青海祁连木里地区天然气水合物钻探钻井液应用分析研究
青海祁连木里地区天然气水合物钻探钻井液应用分析研究高元宏;梁俭;刘海声;张世元;陈龙;陈佰辉【摘要】Because the loose formation, broken and large stress, the natural gas hydrate mining area in Muli of southern margin Qilian Mountains is prone to hole wall instability during the drilling process.Meanwhile, the highly mineralized rock salt in stratum and water in formation cracks can easily invade and change the performance of drilling fluid, which does not meet the requirements of hole wall protection.By using similar simulation method, orthogonal experiment method, field optimization of drilling fluid formulation, the SK-1 hole collapse and burying loose is successfully solved.The optimized drilling fluid formula is: 5% clay +5%IIIZC-1 non fluorescent anti sloughing agent + 0.1%K31 anti sloughing agent+ 4%SMC (sulfonated lignite) + 14%BaSO4+ 0.6%KCI+ 2.5%SMP (sulfonated phenolic resin) + 2.5%ZC-40 (Shi Mofen) +0.25%XC (xanthan gum).%青海祁连山南缘木里地区天然气水合物矿区,由于地层松散、破碎,应力较大,在钻进过程中极易发生孔壁失稳现象,同时由于地层中的岩盐矿物和地层裂隙水矿化度较高,侵入钻井液后性能容易发生变化,无法有效满足护壁要求,为此采用类似模拟法、正交实验等方法,现场优化钻井液配方,解决了SK-1孔孔壁松散坍落以及埋钻现象.优化后的钻井液配方为:5%粘土+5%IIIZC-1无荧光防塌剂+ 0.1%K31防塌剂+4%SMC(磺化褐煤)+ 14%BaSO4+ 0.6%KCI+ 2.5%SMP(磺化酚醛树脂)+2.5%ZC-40(石墨粉)+0.25%XC(黄原胶).【期刊名称】《青海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】7页(P52-57,64)【关键词】天然气水合物;钻井液;粘度;密度;正交试验【作者】高元宏;梁俭;刘海声;张世元;陈龙;陈佰辉【作者单位】青海省第二地质矿产勘查院,青海西宁 810028;青海省岩心钻探工程技术研究中心,青海西宁 810028;青海省第二地质矿产勘查院,青海西宁 810028;青海省岩心钻探工程技术研究中心,青海西宁 810028;青海省第二地质矿产勘查院,青海西宁 810028;青海省岩心钻探工程技术研究中心,青海西宁 810028;青海省第二地质矿产勘查院,青海西宁 810028;青海省岩心钻探工程技术研究中心,青海西宁 810028;青海省第二地质矿产勘查院,青海西宁 810028;青海省水文地质工程地质环境地质调查院,青海西宁 810029【正文语种】中文【中图分类】TE243自1965年前苏联在西伯利亚首先发现了天然气水合物气藏后，美国、日本、挪威、德国、印度、巴西、加拿大等国相继投入了大量工作对天然气水合物进行了勘探与开发探索[1]。
一种提高冻土层钻井效率的钻井系统及其方法
一种提高冻土层钻井效率的钻井系统及其方法本发明提供了一种提高冻土层钻井效率的钻井系统及其方法。
钻井系统包括钻井机、钻杆、钻头、钻井液及加热设备。
在钻井前，加热设备对钻井液进行加热处理，以提高钻井液的温度，减少钻井液在冻土层中的粘度，提高钻井效率。
钻井过程中，钻头加热钻进的土层，使之融化，并通过钻井液的循环将融化的土层排除，从而加快钻井速度。
同时，钻杆和钻头的设计和选用也能够提高钻进效率。
本发明的钻井系统和方法能够有效提高冻土层的钻井效率，降低钻井成本，具有实用性和经济效益。
- 1 -。
多年冻土地区钻孔灌注抗拔桩数值模拟分析
多年冻土地区钻孔灌注抗拔桩数值模拟分析
田明
【期刊名称】《北方交通》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】应用非线性有限元理论,用ANSYS软件分别对多年冻土地区直孔桩、扩底桩的桩-土相互作用进行了数值模拟分析,并将有限元计算结果与现场试验结果进行了比较分析.
【总页数】3页(P76-78)
【作者】田明
【作者单位】辽宁省交通勘测设计院,沈阳,110005
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.多年冻土地区钻孔灌注抗拔桩静载试验分析 [J], 田明;刘丽;杨涛;邢司艺
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5.多年冻土地区钻孔灌注桩承载性能分析 [J], 刘东升;王欣南
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青海木里冻土区天然气水合物钻探施工技术
青海木里冻土区天然气水合物钻探施工技术衣风龙;鲍海山;怀军;杨辰铭【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】钻探取心是天然气水合物资源调查研究的一种重要技术手段，也是识别天然气水合物最有效的方法之一。
青海木里煤田三露天调查区地质构造复杂，水合物钻探施工时极易出现孔壁坍塌、水合物分解、气侵泥浆及孔内涌气、涌水、漏失等问题，取芯困难、钻进效率低。
针对这些技术难题，开展了泥浆制冷技术、大口径绳索快速取心钻进技术、聚合物低温泥浆工艺及泥浆防塌体系、钻孔结构及钻进参数优化、钻头选型、气体防喷等技术工艺研究，并在现场实践中取得了较好的效果，为今后青藏高原冻土地带进行天然气水合物钻探施工提供借鉴。
【总页数】6页(P37-41,45)【作者】衣风龙;鲍海山;怀军;杨辰铭【作者单位】青海煤炭地质105勘探队，青海西宁 810007;青海煤炭地质105勘探队，青海西宁 810007;青海煤炭地质局，青海西宁 810001;青海煤炭地质105勘探队，青海西宁 810007【正文语种】中文【中图分类】P634;P618.130.2【相关文献】1.青海祁连山冻土区木里煤田天然气水合物气源分析 [J], 曹代勇;王丹;李靖;豆旭谦2.青海木里多年冻土区天然气水合物调查研究进展综述 [J], 夏楚林;彭润民;张文;彭杨伟;张依娜3.青海木里冻土区水合物稳定带的特征研究——模拟与钻探结果对比 [J], 金春爽;乔德武;卢振权;祝有海;张永勤;文怀军;李永红;王平康;黄霞4.青海木里冻土区AMT探测天然气水合物正演模拟研究 [J], 裴发根;方慧;仇根根;何梅兴;彭炎;吕琴音5.青海木里三露天冻土区天然气水合物钻孔岩心顶空气组成及指示意义 [J], 唐世琪;卢振权;王伟超;谭盼盼;李清海;刘文进;李永红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低温泥浆在高原冻土层的钻探施工应用
低温泥浆在高原冻土层的钻探施工应用摘要：本文介绍了四川省地质矿产勘查开发局一0九地质队在青海省都兰县柯赛东铅多金属矿详查及外围普查钻探工作中存在的技术问题，高原冻土层钻探施工中孔故多，效率低，成本高。
一0九地质队与成都理工大学共同研制针高原冻土层钻探施工低温泥浆的配制方法，在冻土层中进行钻探生产试验，取得了系列试验对比数据和结果，以及在高海拔施工存在的问题。
关键词：低温泥浆；冻土层；性能指标；台月效率一、概况工作区位于都兰县东部扎麻山北部柯柯赛沟，行政区划隶属青海省海西蒙古族藏族自治州都兰县夏日哈乡。
工作区位于都兰县城103°方向，直线距离约80km处。
由于都兰柯赛东地处高原，勘查区自然条件较差，平均海拔4300m-5000m，相对高差较大，山势陡峻，地势具有北高南低的特点。
山坡、山间大滩、沟谷多为崩坡积、坡残积覆盖。
干旱少雨，多风，气候寒冷，昼夜温差大，冰冻期长，无霜期短。
年平均气温1.4-5.1℃，年平均降水量37.9mm-180.5mm，蒸发量1358mm-1765mm，年日照时数2903.9h-3252.5h，属于典型的大陆性高原荒漠气候，氧气稀薄。
勘查区植被稀疏。
钻孔海拔达到4800米，冬季冻土层厚度达到百余米，冬季施工使用常规泥浆时常出现孔内事故，施工难度非常大。
2013年6月至2013年10月全年4台套钻机施工仅完成18个钻孔，计2462.65米钻探任务，台月效率仅为154米/台月。
鉴于现场施工条件恶劣，钻进效率低事故频繁，生产成本较高的现状，一0九地质队与成都理工大学共同研制针对高原冻土层施工的低温泥浆。
我队在2014年在此矿区进行试验取得了较好的使用效果，现将具体试验情况报告如下：二、试验条件（一）矿区地层地质条件在勘查区内分布较广，主要分布于勘查区的西南角及各沟谷地带，为一套山麓相-冰川相的半胶结-未胶结的泥、砂、砾质沉积物和坡积物，靠近山脊附近受冰川影响，形成大面积的碎石流，坡麓地带广泛发育有厚度不等的崩坡积（Qcol+dl）、坡积层（Qeld）、冲洪积（Qalp），其中冲洪积（Qalp）主要分布于柯柯赛河及支沟河床河漫滩，厚1-5米不等。
青海木里冻土水合物钻探技术研究共29页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过探技 术研究
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
青藏高原多年冻土区桩基回冻时间的监测
青藏高原多年冻土区桩基回冻时间的监测
王引生;李永强
【期刊名称】《甘肃科技》
【年(卷),期】2003(19)5
【摘要】按保护冻土原则设计的桩基,必须要等到桩基完全回冻以后才能进行承台等上部结构的施工.因此,桩基回冻与否关系到整个桥梁的施工,也是合理组织施工的前提.工程中一般采用测温的方法监测桩基的回冻.文章针对青藏铁路建设的实际需要,提出了测温孔布置的基本原则和测试频率.
【总页数】3页(P66-67,26)
【作者】王引生;李永强
【作者单位】中铁西北科学研究院,甘肃,兰州,730000;中铁西北科学研究院,甘肃,兰州,730000
【正文语种】中文
【中图分类】U416.168
【相关文献】
1.青藏高原多年冻土区大直径钻孔桩回冻过程研究 [J], 王旭;蒋代军;赵新宇;刘德仁
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3.青藏高原多年冻土区典型下垫面冻融过程作用分析 [J], 罗布;智海;多典洛珠
4.青藏高原多年冻土区土壤冻融期间水热运移特征分析 [J], 胡国杰;赵林;李韧;吴通华;庞强强;吴晓东;乔永平;史健宗
5.多年冻土区未回冻钻孔灌注桩承载性质试验研究 [J], 王旭;蒋代军;赵新宇;刘德仁
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２ 冻土层钻进对泥浆的要求
研究区冻土地层钻进中使用的泥浆与普通泥 浆不尽相同，除具备良好的常规泥浆所具有的功 能外，还要在冻土层钻进过程中满足平衡冻土层 压力，低温条件下具有良好的流变性能。根据试验 研究和现场实际应用分析，认为可以通过提高泥 浆的密度来平衡冻土层压力，因此，本文对防冻泥 浆的研究，需要解决的核心问题是低温条件下泥 浆仍然具有良好的流变特性［5］。
４ 现场配制及应用
４．１ 现场配制 防冻泥浆与常规泥浆的配制方法不同，其配
浆用水是欠饱和盐水，由于普通粘土在盐水中分 散效果差，若采用普通配制方法，造浆材料与水不 但容易出现“沉淀”现象［6］，而且泥浆性能指标不 能满足冻土层的技术要求，因此也不能有效保护 冻土层孔壁安全。经过 ５ 个钻孔的试验与应用研 究，摸索出了防冻泥浆在现场的快速有效配制方 法和规律。
表 ２ 优选低固相泥浆配方在不同低温条件下 的流变性能
序 号
配方
凝固 温度 ＡＶ ＰＶ ＹＰ ＡＰＩ 点 ／℃ ／℃ ／ＭＰａ·ｓ ／ＭＰａ·ｓ ／Ｐａ ／ｍＬ
２０％ＮａＣｌ＋４％钠土 ＋ １ １％ＧＴＱ＋１％ＧＰＮＡ＋
１％ＮａＯＨ
２５ １６．５
０ ２２．５ －１８ －５ ３４
－１５ ４６
１２ ４．６ ８ １５ ７．７ ７．５ １８ １６．４ ７ ２８ １８．４ ６
（９）用好“旋流除砂器 ＋ 振动筛”泥浆净化设 备，减少无用固相的含量，使含砂量小于 １％，保 持泥浆的清洁，有利于提高冻土层的岩心采取率 和钻进效率［8］。 ４．２ 应用情况
由于钻机施工人员是初次进入高原冻土层钻 探施工，没有找到合适的处理剂，无法解决防冻泥 浆问题，所以刚开始施工人员没有经验，进展缓 慢。为研究解决冻土地层钻进技术难题，钻探技术 人员与科研单位合作在现场试验了几种防冻泥浆 处理剂。在抗盐共聚物的作用下，大胆地放弃了护 胶增粘剂 ＣＭＣ， 并通过改变传统的处理剂和盐 的加入顺序，维持 １％ ＮａＯＨ 的加量，取得了满意 的效果。研制的防冻泥浆在同一矿区地层条件，经 过 ５ 个钻孔的试验应用，其前后效果对比如表 ３ 所示。
未使用前 应用后施工 施工天数 ／ｄ 天数 ／ｄ
１３－Βιβλιοθήκη １２－１２
－
－
４
－
２
－
３．５
－
２
－
３
５ 泥浆性能评价
５．１ 泥浆防塌性 经过优选防冻泥浆配方后，泥浆的防塌能力
增强，更有利于稳定孔壁。改进防冻泥浆后完成的 ５ 个钻孔孔径扩大率平均值仅为 ４．６４％，较往年 钻孔的 ５０．３８％大幅度降低；最大孔径扩大率与以 前相比也大幅度降低“，大肚子”孔径得到改善，钻 孔未发生坍塌、掉块现象。根据物理电测井数据分 析，冻土地层钻孔孔径扩大率如表 ４ 所示。
ＦＬ ＡＰＩ／ｍＬ 密度 （／ ｔ／ｍ３）
７
１．２１
６．５
１．２１
９
１．２１
８
１．１８
６
１．１８
８
１．１７
３．２ 配方的优选 在防冻泥浆的研究过程中，从常规处理剂的
选用到特种抗盐聚合物处理剂，特别是在两性离 子聚合物和 ＸＣ 生物聚合物的研究及试验过程 中，通过改变处理剂和盐的添加顺序试验泥浆性 能。在青海高原冻土地层钻探中，由于冬季环境温 度较低，要求泥浆不仅要在低温环境下不冻结，还 要满足流变性能的要求。通过做低温流变性试验， 泥浆随着试验温度的降低，泥浆的性能变化不大， 能够保护钻进冻土层孔壁稳定，经过反复试验和 配方优选，从众多配方中优选出了 ４ 组低固相防 冻泥浆配方，取得了满意的效果。所优选的配方如 表 ２ 所示。
２０％ＮａＣｌ＋４％钠土 ＋
２
０．８％ＧＴＱ＋３％ＭＢＭ＋ １％Ｎａ－ＨＰＡＮ＋
１％ＮａＯＨ
２５ ３０
－１８ ０
３６
－５ ３９．５
－１５ ４５
２１ ９．２ ７ １７ １９．４ ６．５ １９ ２１ ６．５ ２１ ２４．５ ５
２５ １４
１５％ＮａＣｌ＋５％钠土 ＋
０ １７．５
３ １％ＧＴＱ＋１．２％ＧＰＮＡ＋ －１２ －５ ２１
表 ３ 防冻泥浆应用效果对比
钻孔 编号
ＺＫ６－５３ ＺＫ７－４ ＺＫ１１－３ ＺＫ１１－４ ＺＫ７－３ ＺＫ１６－５ ＺＫ２５－１９ ＺＫ１９－８
终孔深度 ／ｍ
８０５．３０ ８２４．７１ ７８７．５１ １００６．８２ ６０５．５５ ８８５．７５ ８２５．５０ ７９９．８７
冻土层 厚度／ｍ
８３．５０ ７８．６２ ７６．２６ ９３．４８ ７１．９０ ８８．３５ ７５．８０ ８４．５５
１％ＮａＯＨ
－１５ ３２
１０ ４．１ ７．５ １２ ５．６ ７ １５ ６．１ ７ １６ １６．４ ６
１５％ＮａＣｌ＋４％钠土 ＋
４
２％ＣＭＳ＋０．８％ＨＶ－ ＣＭＣ＋１％ＰＡＣ－ＬＶ＋
１％ＮａＯＨ
２５ １３．５
－１２ ０
２３
－５ ３０
－１５ ４８
７ ６．６ ６ １１ １２．３ ５ １９ １１．２ ５ ２０ ２８．６ ５
表 ４ 孔径扩大率对比
时段
钻孔编号
平均孔径扩大 最大孔径
率 ／％
扩大率 ／％
往年完成 钻孔
ＺＫ６－５３ ＺＫ７－４
５０．３８
９０．２１
ＺＫ１１－４
应用防冻
ＺＫ２５－１９
泥浆后钻孔
ＺＫ１６－５
４．６４
ＺＫ７－３
１３．５６
ＺＫ１９－８
２０１５ 年完成
ＺＫ４７－８
４．２３
钻孔
ＺＫ２８－５
１０．５９
５．２ 泥皮质量评价
［关键词］ 冻土层；钻探；防冻泥浆；泥浆配制；应用研究 ［中图分类号］ ＴＤ１５ ［文献标识码］ Ｂ ［文章编号］ １６７２-９９４３（２０１６）０３-０１４５-０４
０引言
近几年，河南省煤田地质局一队在青海木里 煤田江仓矿区的七、八、九井田钻探施工，施工地 点位于青海天峻县，海拔 ３ ８５０ ｍ。施工地处高海 拔高寒地带，是典型高原大陆性气候，地形复杂［1］。 该矿区第四系冻土层厚度一般在 ３０￣８０ ｍ，属于 巨厚冻土层。
２２００１１６６年年第６ ４月１ 卷第 ３ 期
能源技术与管理
Ｊｕｎ．，Ｖ２ｏ０ｌ．１４６１ Ｎｏ．３
Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
147
（７）配浆过程各处理剂必须按顺序加入，应 先加入低分子处理剂，再加高分子处理剂，最后加 入盐，不能混倒，否则，泥浆的性能差别很大，达不 到性能指标要求。配制泥浆加料顺序如下：预水化 粘土→清水→ＧＱＴ→Ｎａ－ＨＰＡＮ→ＮａＣｌ→ＢａＳＯ４→ 润滑剂。
在冻土层的钻进过程中，钻头克取岩石产生 热量是通过泥浆传导的，表现为泥浆向孔壁地层 渗透使冻土层受热发生分解，渗透和分解的联合 作用造成孔壁围岩孔隙水压力增加，地层失去原 有平衡，从而使孔壁岩石发生力学失稳、导致钻孔 坍塌和易发生孔内事故。要保持钻孔安全，必须严
２０１６ 年 ６ 月
146
申 立，等 防冻泥浆在青海高原冻土层钻探中的应用研究
２２００１１６６年年第６ ４月１ 卷第 ３ 期
能源技术与管理
Ｊｕｎ．，Ｖ２ｏ０ｌ．１４６１ Ｎｏ．３
Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
145
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－９９４３．２０１６．０３．０５５
防冻泥浆在青海高原冻土层钻探中的应用研究
申 立，王正浩
５ １５％ＮａＣｌ＋５％钠土 ＋１％ＧＴＱ＋１％Ｎａ－ＨＰＡＮ＋０．８％ＮａＯＨ
６ １５％ＮａＣｌ＋４％钠土 ＋１．５％ＣＭＳ＋０．５％Ｎａ－ＣＭＣ＋１％ＮａＯＨ
ＡＶ／ＭＰａ·ｓ １８ １９ １１ １３ １８ ９
ＹＰ／Ｐａ １２ １３ ６ ７ １１ ２．５
动塑比 ０．４５ ０．４ ０．３８ ０．３９ ０．４５ ０．４５
取岩心。地表有很多小面积、不规则的热融洼地， 深度不大于 ６０ ｃｍ。活动层以下为永冻层，冻土层 厚度在 ３０￣８０ ｍ 之间，最大厚度为 １０２ ｍ ，平均厚 度 ７０ ｍ 左右。
（２）侏罗系地层：为研究区内的主要含煤系 地层。主要岩石为细砂岩、中粒砂岩、粗砂岩、砂质 泥岩、泥岩、炭质泥岩等，砂岩大部分为钙质胶结， 该层厚度在 ３６０￣９５０ ｍ 之间不等。岩石可钻等级 Ⅳ－Ⅴ级。钻孔孔壁相对稳定。
Ｊｕｎ．， ２０１６
格控制孔内温度变化和孔壁压力平衡，从而保持 孔壁的稳定和钻孔施工安全［4－5］。
３ 室内实验及配方优选
３．１ 室内实验 根据冻土地层钻探的特点和技术要求，参照
研究区钻探可燃冰使用的低温防冻泥浆的经验， 通过在室内做大量的优选泥浆材料实验，选择钠 土为造浆材料、ＮａＣｌ 为抗冻剂、抗盐共聚物和降 失水等处理剂配制防冻泥浆，寻求能够在低温环 境条件下不冻结、并且流变性能良好的泥浆配方。 防冻泥浆典型配方及性能如表 １ 所示。
由于高原天气变化无常，温差较大，受恶劣气 候、环境影响，钻遇上部第四系冻土层在解冻与消 融 ２ 种状态下反复变化［2］。由于冻土层含有大量 的砾石和漂石，钻孔不稳定。刚开始，由于初次进 入高原钻探施工没有经验，在冻土层钻探使用普 通泥浆，钻遇上部第四系地层冻土融化，极易造成 钻孔坍塌，形成“大肚子”，取心困难，常出现钻孔 越打越浅现象［3］，易发生卡、埋钻事故。因此冻土 层的钻进和岩心采取问题制约着钻探施工进度和 质量，给钻探施工带来了困难。为解决这一难题， 对青海高原冻土层钻探中使用的防冻泥浆进行了 应用试验研究。
（１）基浆的配制方法：首先对粘土进行预水 化处理，使钙土转化为钠土。以水∶土∶纯碱 ＝ １００∶５０∶３ 的比例进行预水化 ２４ ｈ，使粘土在淡 水中充分水化分散，建立起较厚的双电层［7］。粘土 含量控制在 ４％～５％的范围较为合适，冻土地层 可适当增大土粉用量，提高泥浆粘度和密度。