煤层气钻探泥浆设计书
目 录
第一章 泥浆设计的目的……………………………………………………… 1 第二章 泥浆设计的依据……………………………………………………… 1 第三章 泥浆设计的主要内容………………………………………………… 6 第四章 常用泥浆材料………………………………………………………… 7 第五章 开钻前的准备工作…………………………………………………… 7 第六章 各孔段地层特征、泥浆配制和可能出现的问题及处理办法……… 7 （以山西省乡宁县地层为例）……………………………………… 7 一 表土层（0—123米）……………………………………………………… 8 1、地层特征 …………………………………………………………………… 8 2、对泥浆的要求 ……………………………………………………………… 8 3、正常泥浆配制 ……………………………………………………………… 8 4、泥浆性能 …………………………………………………………………… 9 5、可能出现的问题及处理办法 ……………………………………………… 9 二 刘家沟组至石盒子组（130米-850米）………………………………… 9 1、地层特征 …………………………………………………………………… 9 2、对泥浆的要求 ……………………………………………………………… 9 3、正常泥浆配制 ……………………………………………………………… 10 4、泥浆性能 …………………………………………………………………… 10 5、可能出现的问题及处理办法 ……………………………………………… 10 三 山西组到本诶组（850米-1050米）……………………………………… 11 1、地层特征 …………………………………………………………………… 11 2、对泥浆的要求 ……………………………………………………………… 11 3、泥浆的配制 ………………………………………………………………… 11 4、泥浆性能 …………………………………………………………………… 11 5、可能出现的问题及处理办法 ……………………………………………… 12 第七章 如何观察泥浆 分析泥浆性能发现孔内异常及时作出调整杜绝井 内事故发生…………………………………………………………… 12 第八章 每个钻进施工过程中可能发生的事故……………………………… 14
第九章 意外情况紧急处理办法……………………………………………… 15 第十章 泥浆日常管理……………………………………………………… 15 附：广谱护壁剂、磺化褐煤树脂、高粘堵漏剂、高粘防塌剂等材料说明。
煤层气钻探泥浆设计书 第一章 泥浆设计目的
煤探地层大多很复杂，漏失、涌水、坍塌、缩径、岩粉造浆均相当严重，给正常钻进工作造成极大困难，致使井内事故增多，钻探工期延长，成本加大，钻工工作热情受挫。为确保井内绝对安全，发生井内异常能及时妥善处理，快速恢复正常状态，故做此设计，希望贵单位能真正实现安全、高速、低成本、高效钻探之目的。
第二章 泥浆设计的依据
1、泥浆设计最基本的依据是地层被钻穿后的特征：是否稳定、是否坍塌、是否漏失、是否涌水、是否有冻土层冰冻层、是否有盐膏层、是否缩径、是否有高压层以及发生的井段和严重程度。只有彻底摸清地层特征，才能有针对性的做好泥浆设计。 ⑴、稳定地层：指的是不缩径、不剥落掉块，泥浆长时间浸泡，井壁仍能长时间保持完整的一类地层。由于地层稳定，不需要泥浆加以保护，泥浆只需要解决岩屑的携带与沉淀，即把钻头破碎的岩屑从井底顺利带出井口，同时在泥浆槽或沉淀池沉淀下来。因此，这一地层用无固相泥浆类型就行了。泥浆中只加聚丙烯酰胺一种材料，加量0.1%-0.2%，即能满足要求。虽然处理稳定地层泥浆简单，但如果泥浆泵排量不够，钻杆刺穿或循环时间不够，仍会发生岩屑快速下沉造成埋钻事故。 ⑵、欠稳定地层。指地层有剥落现象但不严重，泥浆中加1%的广谱护壁剂就可使地层维护稳定的一类地层。
⑶、严重掉块地层。破碎地层、强水敏性泥岩地层，都属于这类地层，井壁掉块后形成超径，使掉块和岩屑不能很顺利被带出井外，导致起下钻遇阻，处理不当，还会发生埋钻事故。钻遇这类地层，提前10米就要把比重提到1.10以上、漏斗粘度提到28秒、失水量控制在10ml/30min以下。当掉块已经发生，下钻无法到井底时，就要配治塌泥浆了，处理办法：a、在泥浆原浆中先加入3%的磺化褐煤树脂再加30%膨润土将泥浆比重提高到1.25-1.30，最后加1%的高粘防塌剂将泥浆漏斗粘度提高到40s-45s，使原浆保持很好的流动性和润滑性；b、换用三牙轮钻头或全面破碎钻头，绝不能用取心钻头；c、向下划眼要有耐心，在井径特别大的井段，有时划一根就需要半天，但划过这一段速度就会逐渐变快。只有把大岩块磨成小岩块，把小岩块磨成粉，并排出井口外，才能下钻畅通。
⑷、垮塌地层。风砂沉淀层、河床沉积的砂石层、山谷堆积的碎石层，都易发生垮塌。钻遇这些地层，首先要把泥浆比重提到1.35以上，有时还需要提到2.00以上。在清水中加3%的磺化褐煤树脂，再加10%的膨润土，加重材料如重晶石粉、石灰
石粉的加量视欲把泥浆比重提高到多少而定，泥浆比重每提高0.01个，需加重材料13公斤。
⑸、缩径地层：钻至泥页地层，由于泥浆中的水份向地层渗漏，使井壁泥页晶格增加，发生膨胀，当膨胀到井径小于钻头外径时，即发生起下钻遇阻，这类地层称为缩径地层。缩径地层处理非常简单，只需在进入缩径层前5米，按泥浆总量加2%至5%的硅酸钾即可预防缩径发生。井壁一旦发生缩径导致起钻遇阻，那唯一的处理办法就是上下窜动或倒划眼，提拉力一旦超过井内钻具总重量的50%，就赶快往下放，以免拉死。
⑹、涌水地层。当地层井隙或裂隙中的压力大于井内泥浆柱压力时，就会发生地层水流向井内，即涌水。涌水发生后，井外泥浆量会猛增，泥浆比重和粘度等性能会急剧下降，导致无法钻进。
如果涌水层预先能确定，那就在进入涌水层前20米，把整体泥浆比重提到1.35以上，一般就能压住涌水层。
但是，大多情况是井口返浆量增多，已发生了涌水，我们才知道。
处理涌水的材料有：磺化褐煤树脂、膨润土、重晶石粉。配置比例：1m3清水中加50公斤磺化褐煤树脂、100公斤膨润土、400公斤重晶石粉。配浆量为全井容量的2倍以上。
加重泥浆配制好后，就下钻到井底，往钻杆内送浆。返出井口的原浆和加重泥浆与水的混合浆全排掉，不要流入加重泥浆池，以免加重泥浆比重下降而前功尽弃。直到返出井口的全是加重泥浆，就算压住了涌水层。
治理涌水，不要边循环泥浆边加重重晶石粉，那就永远无法压住涌水层。 ⑺、漏失地层
井漏发生的原因：一是地层中存在相互贯通的空隙或裂隙，当泥浆柱压力大于地层压力时，就发生了井漏；二是井内掉块、岩粉多，泥浆泵憋漏地层。 堵漏工作的出发点：隔离或封闭井隙或裂隙。 对堵漏工作的要求：一次性封堵住漏层，不留后遗症。 漏失种类：渗漏、小漏、大漏、失返性漏失。 五种常用的堵漏办法
a、渗漏：加1-2袋高粘堵漏剂即可快速堵住。
b、小漏：在泥浆池里加几袋锯末粉，再加1-2袋高粘堵漏剂，然后把池里的岩屑全冲起来，循环1-2周，也就不漏了。
c、大漏：配几m3高比重、高固化性、高粘度的泥浆，配制比例为：1 m3清水中加50公斤磺化褐煤树脂、200公斤钙基膨润土、50公斤混合膨胀剂、100公斤水泥、1公斤高粘堵漏剂。配好后全压进漏层，停5小时，就把漏全堵住了。
d、井深在100米以内的失返性井漏：在200公斤清水中快速加入200公斤瞬间堵漏剂，搅拌1分钟，快速放入井内，30分钟就能堵住漏层。
e、井深在100米以下的失返性井漏：如果井底没有水，那就配1 m3速凝水泥浆即0.7 m3清水中加1.5吨水泥，配好后再加150公斤瞬间堵漏剂，然后送入井内，候凝8小时就堵住了；如果井内有水，那还要先配1 m3比重为1.2、粘度为60秒以上的稠浆，送入井内，然后再配1 m3速凝水泥，送入井内并压入漏层，同样候凝8个小时，也就堵住了。
⑻、盐岩层、盐膏互层。由NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2形成的盐岩层以及它们与石膏形成的盐膏互层，在钻进时，盐层吸收泥浆中的水份而溶解使井径超大；另一方面溶解于泥浆中的金属离子（Ca2+ 、Mg2+、k+、Na+）使泥浆稠化，甚至使泥浆失去流动性。对付这类地层，一要加5%抗盐类降失水剂，二要加15%的氯化钠。 ⑼、冻土层、冰冻层。
预防冻土层、冰冻层中的冰被泥浆熔化，同时要预防泥浆被冻成冰。这就要求泥浆的温度要低于零度，而泥浆在低于零度时仍能象正常温度下一样不结冰。 在泥浆中先加5%的抗盐降失水剂（目的是防治加盐对泥浆的不利影响）再加10%的防冻剂如氯化钠、氯化钾、氯化钙等无机盐，就能防治泥浆被冰冻，只是夏季，地面水温度高，还需给泥浆降温到零度以下。 ⑽、煤层。
煤层最易发生掉块和漏失，因此，进入煤层前就要做好防塌防漏工作。
2、泥浆设计还应考虑到设备状况、钻杆钻铤质量、钻头及钻具组合、搅拌机、固控设备、井深、水质、井队整体操作水平及管理水平、泥浆工自身技术水平、甲方对泥浆性能要求、天气因素、后勤保障等许多因素。
⑴、钻探设备状况。钻探贵在一鼓作气，如果钻机、泥浆泵、柴油机等设备性能一般，那泥浆在防塌和携带岩屑能力方面就要再加强一些。
⑵、钻铤、钻杆质量。如果钻具质量很差，老是刺穿或脱扣折断，那泥浆在应急处理措施上就要多下功夫，以免钻具发生事故而打捞不上来。
⑶、是不是绳索取心。用绳索钻具取心，那泥浆的固相含量就不超过13%，在钻杆内壁上形成的泥饼厚度就不要大于0.3mm，以免内管上下遇阻。
⑷、水质。酸性水严重影响泥浆性能，每到一个新矿区，都要事先对钻井用水的PH值和矿化度进行测试和化验，如果是酸性水，且矿化度大于2%，那一定要选用抗盐材料，水化膨润土的水就不能用该水。
⑸、下部下表层套管。表土层钻穿后，如果下表层套管，那表土层坍塌的问题就不用考虑，泥浆就简单一些；反之，泥浆就维持原有性能，纵使下部地层稳定，泥浆质量也能下降。
⑹、井队整体操作水平及管理水平：高的操作水平和管理水平，可以避免或化解井内所有卡钻等事故的发生，反之，井内就难免发生或大或小的事故。
⑺、泥浆池、泥浆槽大小及布局：泥浆池大小，泥浆槽长短，严重影响岩屑的沉淀。 ⑻、搅拌机、混合漏斗、固控设备。有搅拌机搅拌泥浆材料才会更好的发挥作用；有混合漏斗，加膨润土、堵漏剂就方便快捷；有固控设备，泥浆比重就易控制。 ⑼、泥浆材料品种与质量，选用什么泥浆材料及其质量优劣，将严重影响泥浆性能及井内安全。
⑽、后勤保障。钻井用水、燃料、配件储备等是否到位，关系到钻进中途是否停钻，是否要调配封闭浆。
⑾、泥浆工自身技术水平。泥浆工技术高，观察判断井内实际能力就强，就能随机应变，及时对泥浆做出调整，恢复井内正常。 ⑿、井型。是直井、斜井，还是水平井。
只有尽可能将不利因素考虑周全，防患于未然，方能做一份优秀的泥浆设计书。
第三章 泥浆设计的主要内容
1、正常钻进时泥浆的配制：需要的泥浆材料及其配置比例、搅拌时加料顺序、搅拌时间、性能指标、配制的泥浆量、泥浆整体要达到的目的、满足什么要求等等。 2、井内发生非正常状况如涌水、井漏、井塌、起下钻遇阻，泥浆比重大、卡钻、测井遇阻后，如何在最短时间处理好泥浆，恢复正常钻进。
3、意外情况如设备故障、钻具折断或刺穿、停水待料发生后，如何做出应急处理？ 4、如何预防杜绝各种井内卡钻事故的发生？
第四章 常用泥浆材料
序 材料名称 单位 数量 主要作用 护壁 携砂 降失水 润滑 稀释 提粘堵漏 携砂 提粘 防塌 润滑 堵100米以内大漏 架桥封堵 提比重 增粘 降失水 提高膨润土造浆率 加 量 1%—2% 1%—2% 0.1%—0.2% 0.5%—1% 与水比例1:1 5%-10% 5%-25% 土量的5% 备注 常用 常用 常用 备用 备用 备用 备用 备用 1 广谱护壁剂Ⅲ型 2 3 4 5 6 7 8 磺化褐煤树脂 高粘堵漏剂 高粘防塌剂 瞬间堵漏剂 混合堵漏剂 膨润土 纯碱 第五章 开钻前的准备工作 1、检查维修搅拌机、泥浆测试仪器（比重称、马氏漏斗粘度计、API失水仪等），确保正常工作。 2、备足一口井的泥浆材料。
煤层气钻探泥浆设计书
