高性能冲洗液体系研究及在印尼示范矿区应用前景

发布时间：2020-08-08 18:42

【摘要】：随着地质钻探向深部地层发展,地层的复杂程度显著增加。井漏、卡钻、井壁失稳等问题突出,造成了巨大的经济损失,严重阻碍了地质钻探技术的发展。泥页岩的水化膨胀是导致井壁失稳的最主要的原因之一。因此要求冲洗液具有优异的抑制性能。基于地质钻探的小环空间隙,因此要求冲洗液具有低黏切的性能。目前的冲洗液体系黏切高、抑制性不足,难以满足钻探技术的需求。因此,研究高性能(低黏切、低失水、抑制性强、润滑性佳)冲洗液体系成为现代地质取心钻探急需的关键技术。印尼纳比雷金矿区多为岩浆岩,及部分变质岩。大部分岩样发生了蚀变,导致岩石松散破碎。同时岩石裂缝发育,岩石脆性大。因此要求冲洗液具有优异的封堵、抑制、防塌、润滑性能。基于印尼纳比雷金矿区的岩性特点及技术要求,本论文通过单因素优选实验对冲洗液处理剂进行筛选,并通过四因素三水平正交实验构建冲洗液体系,最终建立三套抗温70℃,低黏切,低失水,抑制性强的冲洗液体系。并对优选体系进行了常温常压流变性、高温高压流变性、滤失性、抑制性及润滑性评价,优选及评价结果如下:1、无黏土相弱凝胶冲洗液体系:淡水+0.1%NaOH+0.15%Na_2CO_3+0.5%XG+1.0%GCMS-7#+1.5%HPA+0.7%RHJ-1+5%KCl+0.07%1227+4%超细CaCO_3+0.1%RHPT-2。该体系表观黏度(AV)为19.5 mPa·s,塑性黏度(PV)为11 mPa·s,动切力(YP)为8.5 Pa,动塑比(YP/PV)为0.77 Pa/mPa·s,API滤失量为7.2 mL。钠膨润土在优选配方中16 h线性膨胀率为20.09%,极压润滑系数0.18,泥饼摩擦系数0.12。2、阳离子乳液聚合物冲洗液体系:3%钠膨润土+0.2%Na_2CO_3+0.3%DS-301+2.0%KHm+0.6%NH_4-HPAN+0.6%DS-302+0.5%RHJ-1+0.5%RHJ-3+0.5%HPA+5%超细CaCO_3。该体系表观黏度(AV)为10.5mPa·s,塑性黏度(PV)为8 mPa·s,动切力(YP)为2.5 Pa,动塑比(YP/PV)为0.31 Pa/mPa·s,API滤失量为7.4 mL。钠膨润土在优选配方中16 h线性膨胀率为13.49%,极压润滑系数0.24,泥饼摩擦系数0.39。3、氯化钙盐水冲洗液体系:22.5%CaCl_2+0.3%XG+3.0%降滤失剂+2.25%超细CaCO_3+1.0%润滑剂。该体系表观黏度(AV)为32.5 mPa·s,塑性黏度(PV)为21 mPa·s,动切力(YP)为11.5 Pa,动塑比(YP/PV)为0.55 Pa/mPa·s,API滤失量为3.8 mL。钠膨润土在优选配方中16 h线性膨胀率为2.88%,极压润滑系数0.05,泥饼摩擦系数0.06。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P634.6
【图文】：

位置,岩心钻探,印尼,技术水平

1.1.1 选题背景本选题依托于战略性国际科技创新合作重点专项《多金属矿岩心钻探关键技术装备联合研发及示范》，并在其中承担冲洗液体系研发的子课题。本项目的目的是要将国内先进的岩心钻探技术应用到印度尼西亚示范矿区的钻探实践中。印尼矿产资源丰富，对岩心钻探技术需求旺盛，但技术水平较差。我国钻探技术先进，联合研发岩心钻探关键技术并示范应用，可以提高印尼岩心钻探技术水平，带动其经济发展，同时也有利于我国将自己先进技术推广与输出。1.1.2 科学问题通过前期地质踏勘，拟在示范矿区布设两个钻孔进行岩心钻探，以获取充足的地质资料。钻探钻孔如下图 1-1 所示：

印尼,工作区,地理位置,岛孤

2.1 印尼纳比雷矿区区域地质概况2.1.1 地理位置及大地构造位置印度尼西亚是世界上最大的群岛国家，陆地面积 190 万 km2，海洋面积 317万 km2。印尼资源丰富，拥有石油、天然气及各类矿产，矿业产值占 GDP 的 10 %左右。印尼纳比雷矿区是合作外方机构——汉骏中国印尼有限公司的一个岩金探矿权区块，处于世界级的金、铜成矿带，成矿地质背景十分优越。工作区（纳比雷矿区）位于巴布亚岛，地理位置：东经 135°41′30″～135°48′00″，南纬 3°31′00″～3°35′00″。工作区位于已发现的世界上超大型格拉斯贝格（Grasberg）铜金矿的中央山脉区的西段约 160 km 处。大地构造位置位于澳大利亚板块与卡洛林板块南部边缘岛孤碰撞而成的造山带，如下图 2-1：

照片,实物,照片,井壁失稳

图 2-2 D059-1 镜下及实物照片从图 2-2 中可以看出，D059-1 为辉绿玢岩，样品镜下照片中可见明显的斜长石斑晶，在斜长石之间为暗色矿物（主要为辉石），矿物已经发生蚀变，产物为绿泥石、绿帘石等矿物集合体。由于绿泥石化，岩石变得较为破碎，同时黏土矿物在此过程中会逐渐形成和积累，使岩石水敏性增强，易发生井壁失稳。

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