冲洗液对水文地质的影响

摘要：在现代的钻井钻探过程中，常采用钻井冲洗液对钻头进行保护以及清洁井底等作用。在不断地研究中发现，所钻探地区的水文地质与冲洗液的用量大小具有比例关系，所以，研究冲洗液与水文地质之间的关系，就可以根据冲洗液的用量从侧面反应冲当地的水文地质情况，本文主要就冲洗液与水文地质之间的关系进行分析。

关键词：冲洗液；水文地质；影响

中图分类号： P641 文献标识码： A

一、引言

水文地质参数的获取方法一直以来都是水文地质领域的一大重要难题。然而，在实际的生产生活中，人们发现冲洗液的用量多少与水文地质状况之间存在某种直接关系。所以，在缺少参数及条件的情况下，可以根据钻井时采用的冲洗液用量来对水文地质进行估计。

二、冲洗液应用现状及特点

在第四纪地层钻进时，如按规范采用清水作冲洗液，势必产生自然造浆现象。它带来的后果是：护壁和携粉能力差，事故多，钻效低，成井困难；孔壁不易形成固相浓度高的致密泥皮，冲洗液中的岩土颗粒渗入地层孔隙，将导致含水层严重淤堵。这种淤堵用常规方法处理很难取得预期的洗井效果，影响了对含水层和水井的评价。而从国内近年来的研究应用情况来看，钻井冲洗液在煤炭行业仍将以不分散低固相泥浆为主；在金属矿床勘探的复杂地层钻进中聚合物冲洗液的作用不可替代；水基油井泥浆将主要集中于解决四大技术问题：改善和提高泥浆稳定井眼的能力、提高高温稳定性、减轻或避免对储层的损害、满足环保要求。油基泥浆材料的发展主要是研制新型油基泥浆处理剂，尤其是高温高效乳化剂；在水文水井钻探中，泥浆对含水层的封堵作用大，严重影响水井涌水量，而PHP一水玻璃无固相冲洗液可望在解决这一问题中发挥关键作用；用高钙粉煤灰处理废泥浆实验效果明显，应用前景看好。冲洗液的性能特点通过在水文观测孔和采样孔中的实际应用, 证明多功能无固相冲洗液在砂砾层中钻进, 效果较为理想。

具有以下特点:

（1）流变性好。

（2）固结孔壁作用快。

（3）具有良好的排粉能力和自身净化能力。

（4）固结孔壁强度高。

（5）渗透性好。

（6）避免混样。

（7）材料来源方便, 成本较低。

三、钻井冲洗液在复杂地层中的重要作用

在钻探施工中，会遇到各种各样的地层，常见的复杂地层是破碎地层和水敏性地层。破碎地层的特点是地层裂隙发育，导致岩层破碎、不完整，钻进时会发生掉块卡钻；还有就是一些岩土层本身胶结性差， 钻进时会发生孔壁坍塌；总的来说这种地层孔壁不稳定，钻进中会发生卡钻、埋钻等孔内事故。

水敏性地层是遇水后地层会发生水解、水化作用，有的是吸附泥浆中的自由水后地层会膨胀，钻进中导致钻孔缩径，发生钻具卡夹事故，比如页岩、千格岩；有的是遇水剥落、溶解地层，这种地层在钻进中会发生孔径扩大，形成大肚子，造成钻具折断等事故。在这两种地层中钻进时，施工前针对地层情况设计选用合理的冲洗液，会解决改变钻进方法、钻进工艺及谨慎操作无法解决的问题，在这两种地层中钻进， 必须重视冲洗液合理选用这项工作。

只要把冲洗液根据地层特点配制好，无论在何种地形钻探，钻进中会出现的问题就会有效地被预防。在破碎地层选择泥浆时着重考虑破碎岩块之间的胶结力，地层会漏失，钻进中会因孔壁不稳而发生坍塌掉块，因此配制冲洗液时选用优质膨润土，加具有粘接作用的泥浆处理剂，使得渗透到地层中的泥浆把碎块粘接在一起，能够快速造壁，形成坚韧的泥皮，达到稳定孔壁的目的。在水敏性地层中钻探施工时，主要考虑冲洗液中水尽可能少地渗透到地层中，减少地层的水化作用。因此在配制泥浆时，尽可能地降低泥浆的滤失量，在孔壁上能快速形成致密、坚韧的泥皮，再者加入含有K+或NH4+的抑制剂，抑制泥浆自由水的渗透水化。在黏土厚覆盖层或大段页岩钻进时，泥浆中的自由水渗入地层会发生水化用，页岩吸附水后会膨胀，使钻孔直径缩小，发生夹钻等孔内事故。而黏土侵入泥浆后，会降低泥浆的流动性，发生孔内吸附钻具的事故。钻进这类地层选用粗分散钙处理泥浆，上述问题迎刃而解。

四、冲洗液用水基本要求

1、钻探规范要求

不得低于农业工业用水标准，不得使用污染水、工业废水，不得有漂移物悬浮物及各类杂质。

2、区域实际要求

附近人畜饮用水或水库河流水、经沉淀可滤清的农业工业用水。

严格来说，冲洗液用水在确定前，应取样送检，其中冲洗液配方中不利于其他各项处理剂发挥作用的水质构成参数应不得超标。实际施工过程中，许多偏远地区人畜饮用水或水库、河流水因资源有限不得不使用，给人们造成用水是安全的错误认识。在煤田地质钻探施工中，也错误的认为冲洗液性能调整作用与水质无关，主要在于各类处理剂的功能，对冲洗液用水普遍不够重视。

3、区域地层影响分析

众所周知，无论是地表水还是地下水，均经过区域地层的过滤或侵蚀，水质构成参数因区域不同，差异也较大。表现在性能方面也有许多不同。特别是溶解度、硬度、矿物质含量、有害物质含量等决定水质的好坏。对于冲洗液用水来说，水质等级高的饮用水等性能表现力肯定好，但运输距离远、成本高等制约其使用。水质溶解度、硬度适中，无有害物质含量，钙、镁等有沉淀作用的矿物质含量较低的水系，应是冲洗液用水的最佳选择。

五、基本配方与室内试验情况

为保证试验数据的准确性和结论的正确性，我们选择了模拟试验的方法。根据水文地质学的有关理论，当其它参数不变时，水井的出水量与含水层的渗透系数成正比。因而渗透系数的大小可以反映水井出水量的大小。所以，我们考虑了工程实践中的各种影响因素，建立了实验模型，并模拟水井工程各个工序的实际情况，对砂样在冲洗液作用前后和经不同方法洗井前后的渗透性进行了测试。这种模拟试验方法使测得的各种数据基本能反映实际情况。据此方案，我们取得了以下试验成果：（1）测定模型中某种粒径砂样的渗透性及其经冲洗液作用前后变化的数据，并从中得到试验结论。（2）测定不同洗井方法对砂样渗透性恢复程度的影响。（3）对各种典型冲洗液的护壁性能进行了比较和优选。

1、冲洗液的基本配方

2、浆液性能

漏斗粘度17s, 密度1. 02g/ cm3, pH 值11,失水量为全失水。

3、室内试验情况

（1）室内进行了浸泡试验, 其浸泡情况如下。

􀀁 室内浸泡试验结果

两种冲洗条件下的渗透试验结果对比表

浸泡岩样取自施工现场, 与目的层易坍塌的泥质砂岩及泥岩岩性相同, 将其粉碎后过100 目筛, 用水拌和后做成直径20mm, 高25mm 的圆柱, 自然晾干而成。

根据实验数据，按半对数型和幂曲线型分别计算参数，我们可以得出两个方程：

从而得出冲洗液与水文地质之间的关系，通过对比分析，求得的参数与实际情况虽然没有确定的函数关系，但显示出明显相关性，说明利用钻孔冲洗液消耗量来确定水文地质情况的方法确实是可行的。

结束语

根据冲洗液的用量来检测当地水文地质状况只是在准备条件不充分、数据不足的情况下进行的应急措施，并不能完全准确的反应地质状况。正确的测量地质水文状况还是应该采用专业的工具以及方法。

参考文献

[1]于显泉 利用测井法确定水文地质参数的探讨地下水 2012年

[2]刘正林 利用电侧深资料确定水文地质参数探讨 勘察科学技术 2013年

[3]柴登榜 矿井地质工作手册 煤炭工业出版社 2009年