泥浆的主要成分一般不包括()。

泥浆的主要成分一般不包括()。

A 、膨润土

B 、掺合物

C 、水

D 、砂

参考答案:

【正确答案：D】

泥浆基本材料

泥浆是黏土和水共同组成的悬浮液和胶体溶液的混合物。其中黏土是分散相,水是分散介质,它们组成了固-液分散体系。不同黏土在水中分散时,其分散程度是不相同的。如钠基蒙脱石矿物(钠基膨润土)颗粒较细,分散度高,其中有较多颗粒可分散成胶体颗粒,对造浆有利。而一些非蒙脱石矿物(如高岭石、伊利石黏土矿物)颗粒较粗,分散度较低,大部分颗粒分散成悬浮体,对造浆不利。

为了使黏土颗粒能在水中更好地分散和稳定,以及根据孔内情况对泥浆性能进行调节,需要往泥浆中加入无机或有机化学处理剂,以及惰性材料,这些化学处理剂及惰性材料也是泥浆的组成部分。因此泥浆的基本原料主要由黏土、水、有机和无机化学处理剂及惰性物质等组成。其中黏土和水是配制泥浆的基础材料,它们的品种优劣直接影响泥浆的质量。

(一)造浆材料——黏土

黏土是岩浆岩或变质岩中的硅酸盐(如长石等)风化沉积形成的。制造泥浆所用的黏土包含下列组成部分:

1.黏土矿物

黏土矿物有蒙脱石、高岭石、伊利石和海泡石等几种,它们是黏土的主要成分。黏土中的黏土矿物一般是几种黏土的混合物,常常以一种为主,其余次之。如黑山膨润土中,蒙脱石约占80%,高岭石和伊利石黏土矿物仅占15%左右,其余为非黏土矿物(称为杂质)。对造浆而言,黏土矿物占的比例越高越好。

2.非黏土矿物

非黏土矿物有石英、长石、云母、方解石、氧化铁等。这些矿物在泥浆中构成沙子,其含量随黏土的种类不同而多少不一。造浆用的黏土,其非黏土矿物含量越少越好。

3.有机质

包括木屑、树叶及腐殖质,它的含量较少,但起染色作用。

4.溶解性盐类

包括碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氯化物等,其含量的大小对泥浆性能有着不同程度的影响。

泥浆标准规定,把含蒙脱石黏土矿物为主要成分的黏土称为膨润土。它是我国目前配制泥浆的最好黏土。

(二)水

水是泥浆的主要组成部分,也可单独做冲洗液或配制乳化液。水质的优劣对泥浆性能和成孔过程有着十分重要的影响。

在地质钻探施工中,一般就地取水配制泥浆,如河水、池塘水、地下水等,河水与池塘水是地表水,一般属于淡水,而地下水与岩层有关,含有不同的可溶性盐。无论是地表水还是地下水,均含有不同程度的碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氯化物和氢氧化物等盐碱物质。它们能溶于水,呈离子状态。高价离子对泥浆性能影响很大,其中以钙、镁离子影响最大。

一般在配制泥浆前都应对水质进行分析和处理,以免影响泥浆质量。

配制泥浆一般用淡水,最好是软水,也有用盐水配制饱和盐水泥浆,用于钻进盐卤地层。

常用水基泥浆类型及其适用条件

(一)清水及自然造浆

清水用于完整、稳定、无水敏性的地层钻进。钻进第三系、第四系以黏土为主的地层时,破碎后的岩屑与清水混合并分散而自然造浆,成本低,钻进速度快。

(二)细分散泥浆

细分散泥浆力求造浆黏土高度分散,使体系成胶体状并保持稳定性。配浆要求:膨润土含量5%～15%,使用分散剂,体系pH值≥10。典型的细分散泥浆如三磺泥浆、CMC泥浆等。细分散泥浆特点:携带岩屑能力强泥饼致密、坚韧,护壁性能好不利于钻速提高,不利于岩屑清除。

应用范围:用于钻进一般的复杂地层,如新生代第三系、第四系松散地层、卵砾石地层地层水矿化度较低地层不适用于造浆地层。

(三)不分散低固相聚合物泥浆

该泥浆以具有选择性絮凝和包被作用的高分子聚合物(如部分水解聚丙烯酰胺PHP)为主要处理剂,保留泥浆中的优质造浆黏土,絮凝劣质黏土和钻屑,使其不分散便于地表沉除,从而保持泥浆低固相和良好的剪切稀释性能。

该泥浆体系中须加入足够浓度的絮凝包被剂,保持较低的pH值(一般为8～9)。泥浆的性能指标:固相含量≤4%(体积比)泥浆密度＜1.08g/cm3固相中钻屑∶膨润土量≤2∶1泥浆动切力(Pa)与塑性黏度(mPa·s)之比＜0.5。这种泥浆适用于水敏性地层,其携带岩屑、稳定井壁、提高机械钻速的效果明显好于其他泥浆类型。已开发的体系有阴离子聚合物、阳离子聚合物和两性离子聚合物泥浆,如PHP-HPAN双聚泥浆、聚磺泥浆等。

(四)粗分散泥浆

泥浆中加入钙、钠、钾等无机盐类絮凝剂,使泥浆中分散的颗粒变粗,同时加入有机处理剂护胶和包被钻屑,形成适度絮凝的粗分散泥浆。粗分散泥浆主要利用其矿化度高和过量的Ca2+、Na+、K+离子控制泥页岩的水化膨胀与分散,防止缩径和坍塌,并抑制地层中含相同离子的物质溶解。用于大段泥页岩层、厚岩盐层、石膏层及其他可溶性盐类地层的泥浆体系的处理剂有:

1)钾石灰泥浆体系的处理剂:氢氧化钾、石灰、聚合物和沥青类等。

2)石膏泥浆体系的处理剂:石膏、磺化褐煤、磺化酚醛树脂、磺化栲胶和铁铬盐等。

3)KCl泥浆体系的处理剂:氯化钾、降黏剂、降失水剂和沥青防塌剂等。

4)正电胶泥浆体系的处理剂:正电胶层状氢氧化物、降失水和降黏剂等。

5)盐水泥浆体系的处理剂:NaCl、抗盐降黏剂、降失水和抑制剂等。

6)饱和盐水泥浆体系的处理剂基本与盐水泥浆体系相同。

(五)无固相泥浆

无固相泥浆或称无黏土泥浆,是指清水中不加黏土仅加处理剂并达到一定性能的泥浆。主要适用于相对完整的地层,其泥浆体系有:

1)合成高聚合物溶液,如聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺溶液或加入HPAN的溶液等,具有良好的剪切稀释性,絮凝效果好,有利于岩屑沉降。

2)天然植物胶溶液,如魔芋、田菁胶等天然聚合物,能增黏、提切,携岩粉效果好,对孔壁冲刷小,适用于相对松散地层,属环保型泥浆。

3)生物聚合物(XC)溶液,具有极好的流变特性,抗盐可达饱和。

4)水玻璃-PHP溶液有强抑制性,黏度随其模数和浓度而升高,常用模数为2.6～2.8,浓度有35°、40°、45°、56°波美度,加量5%～6%PHP加量0.02%～0.04%。适用于胶结性较差地层。

5)润滑泥浆。在清水或泥浆中加入表面活性剂或润滑剂,降低表面张力,并在孔壁与钻具之间形成一层油膜,降低其摩擦阻力,实现快速钻进。适用于岩石比较坚硬的稳定地层。

(六)含气泥浆

1)循环泡沫或弹性泡沫泥浆。主要成分包括膨润土、稳泡剂、发泡剂、降失水剂等,用于地层孔隙压力较低地层,可防止泥浆漏失。

2)充气泥浆。为了降低泥浆密度,将气体(一般为空气)均匀的分散在泥浆中形成充气泥浆。混入的气体越多,泥浆密度越低。