聚合物无固相泥浆在煤田地质钻探中的应用,本文是一篇关于煤田地质论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
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摘 要：煤矿整合不断深入,资源勘查对煤田地质钻探水平提出了更高要求.在实际生产过程中,孔内事故频发,对施工进度的正常进行产生较大影响,且难以保证施工安全.在此背景下,本文研究如何在钻探中引入聚合物无固相泥浆,包括聚合物无固相泥浆的应用机理、配方选择分析等,并结合具体项目情况,分析聚合物无固相泥浆应用的效果,以期为相关工程提供参考,促进煤田地质钻探作业水平的提升.
关键词：煤田地质钻探；聚合物无固相泥浆；應用效果
1.前言
随着煤矿整合不断深入,资源勘查成本增加和施工难度增加,施工风险不断加大.在煤田地质钻探过程中,由于地层与地形特征较为复杂,比如风化破碎层下施工常出现埋钻、卡钻等情况.特别是在部分施工过程中,一般选择膨润土低固相泥浆进行钻进,容易导致孔内事故发生.对此问题,考虑在泥浆引用方面做出优化,选择剪切稀释能力好、固壁作用强的类型,如聚合物无固相泥浆.因此,对煤田地质钻探中聚合物无固相泥浆的应用进行研究,具有十分重要的意义.
2.煤炭地质钻探中聚合物无固相泥浆应用机理与配方分析
2.1聚合物无固相泥浆应用机理
在钻探工程中,泥浆的运用旨在固壁层面,但以往所应用的多为细分散泥浆,这种类型泥浆有较高含量的造浆黏土,泥浆体系内黏土保持高度分散,且孔内循环中泥浆有明显失水情况,整个孔壁稳定性的维持主要借助失水后的泥皮,护壁能力较差.
基于这些方面的考虑,引入聚合物无固相泥浆体系,利用该类型无固相泥浆待交联剂与泥浆主剂交联的性质、渗析胶结性质、吸附胶结作用,达到碎石土胶结目的,增强底层孔壁的稳定性.固壁主要通过吸附膜来实现,由于有较高的水分子、高聚合物分子吸附速度,能够获取较好的浆液固壁效果.考虑到泥浆固壁要求,应注意根据井壁颗粒表面吸附点,使聚合物如聚乙烯醇分子长度适宜.从当前聚合物无固相泥浆应用看,交联剂通常选择硼砂,聚合物以非离子型聚合物为主.若聚合物为非离子、阴离子结合,交联剂选择氯化铝、硫酸铝等无机盐,这类交联剂内有Fe3+、Al3+阳离子存在,满足聚合物使用要求.
2.2聚合物无固相泥浆配方实验研究
通过实验方法对聚合物无固相泥浆配方分析,主剂聚合选择内容主要包括聚乙烯醇、部分水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺以及水解聚丙烯腈,交联剂无机盐选择内容包括硫酸铝、氯化铁、氯化铝、硼砂以及明矾等.试验方法为正交试验、漏斗黏度实验.
其中正交试验方法借助三水平四因素正交试验表分析,其中的四个因素包括：①A,选择聚乙烯醇为主剂；②B,选择部分水解聚丙烯酰胺为主剂；③C,以硼砂为交联剂；④D,以硫酸铝为交联剂.各因素赋予三个水平,试验给予1000mL拌和用水,具体试验方案如表1所示.而漏斗实验方案,要求借助六速旋转黏度计、API失水仪、漏斗黏度计做相关性能指标测定,包括动切力（YP）、表观黏度（）、塑性黏度（PV）、API失水量以及漏斗黏度（FV）等,具体实验方案如表2所示.
根据上述实验结果,综合平衡各因素,本次研究选定A282C2D2作为配比,除上述相关指标外,利用K表示稠度系数,n表示流性指数,YP/PV表示动塑比,试验后得出的结果如表3所示.由这些试验数据结果可发现,在无固相泥浆流性指数为1以下的情况,与无固相泥浆特征吻合.
3.聚合物无固相泥浆固壁作用实验研究
由于聚合物无固相泥浆作用主要体现在其固壁效果上,本次研究中通过室内实验方式对泥浆渗析胶结能力进行分析.实验过程中取淤质土加入砂中,形成两个泥沙团均保持50mm直径,于聚合物无固相泥浆内分别浸泡10min、2h,其中浸泡10min的泥沙团取出后置于清水内,取出后切开,可发现浸泡2h后,泥沙球未出现消散情况,而另外泥沙团消散极快,提示聚合物固相泥浆在胶结作用上明显.另外,室内实验中,选择中空环形砂柱2个,800mm高度,实验选择清水、聚合物固相泥浆对砂柱浸泡,对比发现清水浸泡下直接坍塌,而另外选择聚合物固相泥浆的则无坍塌情况,说明胶结固壁作用明显.
4.煤炭地质钻探中聚合物无固相泥浆应用实证分析
4.1项目介绍
本次研究中选择某煤田地质区域为实例,施工操作中要求做钻孔设计,保持1045m孔深,但施工中发现自深度为200m时便有煤层、风化破碎层存在,石灰岩、砂质泥岩与砂岩均较多,若继续操作可能出现地层坍塌情况.对此情况,考虑自160m孔深起,直至1045m,均选择聚合物无固相泥浆护壁方法.现场操作中,对聚合物无固相泥浆稳定性、固壁性分析.施工操作流程：①设备选择,主要以液动冲机器、泥浆泵、钻机为主；②钻进方法,以普通回转钻进方式,选择Φ311m牙轮钻头在0m～350m孔深位置钻进,通过冲击回转钻进与Φ216mm牙轮钻头配合在350m～650m孔深位置钻进,以普通回转钻进方式配合Φ152mm牙轮钻头于650m～1045m孔深位置钻进.
4.2聚合物无固相泥浆应用效果
上述钻进方法应用于该项目下,取得了显著的成果,具体表现为：①孔壁稳定效果较好,整个施工过程中做涉及抽水试验4次,抽水层位为200m左右风化带,地层稳定性较-差,此时考虑才采取隔离封固措施.值得注意,该井上部孑L径较大,井身整体结构相对复杂,这为施工操作带来极大难题.而在聚合物无固相泥浆引入,发现风化带抽水试验开展中,地层较为稳定,且在缩小井深结构体系下,使施工难度降低；②稳定的泥浆性能,项目开展中,受-CONH2基团影响,泥浆直接包被所有钻屑,最后聚沉在沉淀池内,同时配合地面固控系统应用,起到除砂效果,使泥浆体系无固相得以维持,此时钻探效率将得到明显提高,且固壁效果稳定；③设备使用寿命延长,以液动冲机器为例,操作过程中,一般含沙量较高的泥浆可能对设备带来一定冲击,特别在设备无较强携带钻屑能力下,易发生溢流孔磨损、运动部件磨损问题,零部件寿命因此降低,实验发现运行15h左右主要零部件基本无法继续使用.而引入聚合物固相泥浆钻进工艺,因上返泥浆无较多泥沙量,可以降低零部件磨损程度,使用寿命延长,实验发现使用时间可维持在40h,且该过程内未见钻进异常表现.
5.结论
聚合物无固相泥浆的应用是煤田地质钻探水平提高的关键性保证.实际引入聚合物无固相泥浆中,应注意正确认识其固壁作用机理,在配方上进行合理选择,保证其应用优势发挥到最大程度.本次研究中通过选择具体的实例,分析发现聚合物无固相泥浆应用下孔壁稳定效果好、泥浆性能稳定、设备使用寿命延长,所以应在实践操作中将聚合物无固相泥浆进一步应用.
结论：关于本文可作为煤田地质方面的大学硕士与本科毕业论文煤田地质论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
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