摘要：我们在豫东平原钻探时，试验总结出了一种泥浆，Na-HPAN-KHm-GSP泥浆。经在豫东钻探实践证明，该泥浆完全适应巨厚新地层中钻进（无胶结沙及粘土中），可以保证遇流沙层不跨孔，遇粘土层不缩径，事故率极低。该泥浆在豫东新蔡铁矿钻探中发挥了重要作用，产生了巨大的经济效益。值得类似地层钻探时参考。
关键词：泥浆,改良,钻孔,护壁
一、地层及前期施工情况
河南新蔡磁铁矿普查区，位于河南豫东平原，第四系地层厚度大，一般为650～750米。其中流沙层累计厚度在100～180米，属无胶结的细沙，钻进穿过该流沙层时极易垮塌埋钻，又因该区地层中的粘土层，易造浆和缩径夹钻。最上层100米左右是亚砂层堆积物，地下水活动很丰富，其余均为胶结松散和无胶结的小卵石夹细沙堆积层。该区孔深一般设计在1100～1500米左右，见矿深度在950～1450米。以前施工时，全部采用PAM泥浆护壁，结合下套管护壁工艺，有些钻孔甚至要两路套管，才可以安全穿过750米左右的覆盖层，无一裸孔成孔案例。巨额的管材费用增加了成本，影响了施工效率。
2007年10月我公司开始进入新蔡铁矿区钻探施工，702号孔设计孔深为1150米，使用一般的PAM泥浆施工，由于无法保持孔壁完好。孔内形成的“大肚子”，经常发生钻杆在孔内折断的事故，而找不到事故钻杆的头。孔壁垮塌厉害，最后事故越来越严重，几十米的钻杆断入孔内竟“不翼而飞”，上下钻具也碰不着它。该孔施工深度在905.30米处，全孔报废。先后施工用时270天。我公司在施工该矿区的801号孔时，在孔深达到891.45米时发生同样的事故，历时240天，终因事故导致全孔报废。在我们进入该矿区施工之前，已有其他兄弟队在此施工过8个钻孔，全部在800～900米孔深时，因泥浆使用不当，无法继续往下施工而报废。在这种情况下，我公司开始试验适合本区厚覆盖层钻进的护壁泥浆。经过精细试验，确定了适用巨厚松散沙层（该区）裸孔钻进的护壁泥浆。并定名为Na-HPAN-KHm-GSP泥浆。
二、试验选定护壁泥浆配方
根据以前施工护孔的失败教训和新型泥浆理论，针对该地区地层，确定需要解决的矛盾是覆盖层胶结差而且层厚、流沙层多易垮塌、互层的泥岩水敏性强易缩径、砂侵粘土侵严重，我们拟定选用流变性能好，比重偏大，泥皮薄而韧，强抑制性的泥浆，对此进行实验、筛选，以求得优良配方。
在试选的细分散泥浆、石灰钙处理泥浆、聚丙烯酰胺处理泥浆（简称PAM-Ca）、聚丙烯腈钠盐钠处理腐植酸钾泥（简称Na-HPAN-KHm-GSP泥浆），四类泥浆中，每类设计三种不同配方的泥浆，从中选出最佳配方。在选出的四个最佳配方中进行对比，最后确定使用Na-HPAN-KHm-GSP浆。四个配方的泥浆性能见附表。
为了进一步考察这四组泥浆的性能，并从中发现Na-HPAN-KHm-GSP泥浆的KHm加量，泥浆性能调整范围较大的现象中确定KHm的最佳加量，我们也做了一些测定，还是以附表中的加量最为理想。
由实验数据及泥浆性能分析可见：
①用造浆土，且造浆土碱粉（NaCo3）的加量相同，比重一样的泥浆中，石灰钙处理泥浆失水量较大，细分散泥浆次之，在浸泡样的试验中，细分散泥浆中的样块最早全部垮塌（仅三小时），石灰钙处理泥浆的浸泡样三天后亦出现垮塌。
②PHP-Ca及Na-HPAN-KHm-GSP两种泥浆性能较为理想，但PHP-Ca泥浆仍不及Na-HPAN-KHm-GSP泥浆因为前者泥浆的动切力τd与泥浆的塑性粘度ηp之比τd/ηp﹤0.9（厘泊）泥浆的剪切稀释作用不明显，流动型状较差，且ηp表较大，提下钻影响井壁稳定，对除砂保持泥浆稳定亦不利。Na-HPAN-KHm-GSP泥浆的动切力τd与泥浆的塑性粘度ηp之比为1.5﹤τd/ηp﹤3（厘泊）之间，由于ηp的值不大，泥浆的剪切稀释作用明显。从而起到保护孔壁稳定的作用。
③在Na-HPAN-KHm-GSP泥浆中，以KHm加量1000～4000PPM为宜，ηp表较小，τd/ηp较大，失水量较小。
四个配方的泥浆性能对比表
三、Na-HPAN-KHm-GSP泥浆使用成果
通过以上的施工教训，我们总结了施工经验，深入细致地分析了钻孔施工所用泥浆的性能及指标，经过对各种泥浆助剂的试验后，我们选用了改良后的PAM泥浆：Na-HPAN-KHm-GSP泥浆。
经新蔡001号孔施工证明，完全适用于该地区裸孔钻进护孔，全孔未发生过因孔壁不稳定而导致的事故，该孔于2008年4月20日开工，至7月10日终孔，历时82天，终孔深度1250.83米，岩矿层采取率达到91.5％，定为优质孔。
001号孔出现过数次钻杆、钻铤脱扣，岩芯管断落事故，但都是一次下丝锥打捞成功。由于孔壁良好，泥浆性能稳定，全孔仅在750米孔深时彻底换过一次泥浆，平时仅作处理剂添加对泥浆调整，Na-HPAN的单项成本2.56元/米。又如802号孔裸孔钻进至835米处发生了严重的卡钻事故（岩芯脱落），处理事故历时32天，上下钻达160余次，孔壁仍然完好，没有发生掉块和沉淀絮凝现象，事故处理完毕后，又因故停钻二十天，此后继续施工，孔壁仍然良好，一次下钻到底。
Na-HPAN-KHm-GSP泥浆的成功使用，使我公司目前正在施工的65800米铁矿详查工程的钻孔护壁难题得到解决。厚流沙覆盖的复杂地层钻进，全部实现了裸孔钻进。
四、使用中的维护事项
1、由附表中可见，泥浆配制比重为1.07（该地区地下水活动比较丰富，且流沙层发育，靠泥浆压力与之保持平衡），加纯碱量为7％的原浆（与加入粘土粉之重量比），然后依次加入各种处理剂搅匀。加料次序是，清水加入粘土粉（按水重量为13％）搅拌均匀后，再加个700PPMNa-HPAN（水解度25％），500PPMNaCo3，1000～4000PPMKHm,100PPMNa-HPAN（水解度25％）。
2、认真按规范要求布置循环槽、沉淀池，勤捞砂清砂。
3、每个台班在进尺7～9米左右，添加KHm1～1.5kg,CaCo30.1～0.3kg,Na-HPAN0.5～1kg(浓度7％)，每天对泥浆性能指标进行认真测定，以决定各种处理剂的加量。
4、正确选择钻具的组合，保持合理的钻铤长度及重量，正常钻进中所使用的钻压，不得超过钻铤重量的80％，必须使用钻铤加压。
