簡述復雜地層地質鉆探?jīng)_洗液研究與應用

社會經(jīng)濟發(fā)展速度越快，對各類能源的需求就越大，這給我國的礦產(chǎn)開采帶來巨大挑戰(zhàn)，礦產(chǎn)資源的缺乏與社會需求之間的矛盾日益突出，大量礦產(chǎn)只能依賴于進口。為了解決這一矛盾，近年來我國相繼啟動了危機礦山接替資源勘探規(guī)劃與國土資源大調查等專項活動，礦產(chǎn)資源的勘探與開采力度不斷提高，地質地層的勘探深度也在不斷突破歷史紀錄，出現(xiàn)了大量超過2000m的深地質巖心鉆探孔，最深的勘探深度甚至已經(jīng)超過了2700m。很多勘探施工都在高原、凍土、地層斷裂等地質條件極為復雜的地區(qū)，對鉆探效率與取芯質量都提出更高要求。復雜地層地質環(huán)境下進行鉆探施工，沖洗液的選擇和應用至關重要

。

校企合作模式在汽車營銷教學中的應用是院校進行教育、教學改革的一種有效途徑。在傳統(tǒng)的教學模式當中，大部分院校畢業(yè)生將會在在校的最后一年或半年時間內參加學校組織的實習工作，但是在有限的學時里學生無法把理論知識和實踐很好地結合在一起，基本上無法達到學校預期的教學效果。

1 復雜地層地質鉆探特點與沖洗液的要求分析

與石油鉆井施工相比，地質巖心的鉆探地層、鉆探條件以及采用的鉆探工藝都有很大不同。地質巖心鉆探需要全孔取芯，小口徑鉆探的轉速高，環(huán)空間隙小，對取芯質量的要求加高，因此不能按照石油鉆探經(jīng)驗施工。針對復雜地層地質的鉆探施工，通常選擇金剛石材質的小口徑繩索進行取芯鉆進，優(yōu)點是鉆進效率高，缺點是鉆孔的口徑小，鉆桿和孔壁、取芯內管以及鉆桿間環(huán)空間隙較小，這就導致沖洗液的循環(huán)壓力高，因此鉆探泥漿需要有較好的流動性，而且要求泥餅較薄，且韌性良好。用于地礦系統(tǒng)鉆探的繩索取芯鉆具，主要有Ф46mm、Ф56mm、Ф59mm、Ф75mm、Ф91mm、Ф95mm幾種規(guī)格，最常用的是Ф59mm與Ф75mm兩種規(guī)格。鉆具和孔壁之間的環(huán)形間隙通常在3mm以內。一旦沒有妥善處理沖洗液，就很容易增加流動阻力，從而出現(xiàn)蹩泵現(xiàn)象，造成循環(huán)漏失與提下鉆孔壁的坍塌等問題。

All hospital records were reviewed, and the following data were compared between the ESD and LC groups:patient demographics, size and location of the lesions,procedure time, short term clinical outcomes and pathology result.

地質繩索的取芯鉆探泵量較少，巖粉的濃度較高，且?guī)r粉很細，若無特殊要求，泵量通常控制在15L/min～30L/min；在地表除砂的情況下，上返液流的巖粉體積濃度通常在3%～5%以上，巖粉粒度控制在200目，即74μm以內。繩索取芯鉆進過程中，鑒于泥漿固相的含量較高，地表泥漿凈化難度大，鉆桿轉速快，離心力大，所以鉆桿內壁很容易形成泥皮，影響鉆桿柱中打撈器與取芯內管的運行，最終導致?lián)迫°@心失敗，嚴重干擾巖心地質的觀察。所以，在復雜地層地質的鉆探施工中，泥漿切力要低，還需要良好的地表固控系統(tǒng)

。

小口徑的金剛石地質巖心鉆探施工中，在孔深不足400m的情況下，使用規(guī)格Ф56mm的孕鑲鉆頭，轉速可達到1623r/min（圓周速度是3m/s）；若孔深超過400mm，則轉速為700r/min（圓周速度2m/s）。在轉速較高的情況下，鉆具回轉阻力也會更大，因此對泥漿的潤滑度有較高要求。

地質巖心的鉆探，尤其是小口徑繩索取芯，應該保持盡可能低的鉆探泥漿切力、黏度與固相含量，并且要求較好的潤滑性。泥漿性能的要求如下：①密度：1.04g/cm

～1.07g/cm

；②黏度：17s～19s；③30min內的失水量：6mL～8mL；④靜切力：1～10（N/cm

）10

；⑤泥皮厚度：≤0.5mm。

如果鉆探鹽膏層，還要求沖洗液具有良好的抗鹽鈣能力、抑制性能、失水造壁性能。對于復雜地層，更需要控制好沖洗液的性能。研究認為：繩索取芯鉆進工藝中所使用的泥漿，除了和普通金剛石鉆進有相同的要求之外，還有以下特殊要求：①盡量接近或者達到紊流級別的環(huán)控流動狀態(tài)，孔壁應干凈，泥皮較薄，避免空隙地層孔段的泥皮出現(xiàn)縮徑問題，造成黏附卡鉆現(xiàn)象。②泥漿中應該有堵漏材料，以防止循環(huán)漏失。③盡量降低環(huán)控動壓，避免對孔壁地層造成壓裂、壓漏和壓垮。④要能夠實現(xiàn)鉆桿內的紊流沖蝕，以滿足防垢、除垢要求。⑤要求凈化除砂特性良好，盡可能的減少入孔泥漿中含有的結垢顆粒。

要想滿足以上5個要求，繩索取芯沖洗液需要具有六大性能：①極細的分散性，入孔泥漿固相中超過80%～90%的粒度應在10μm以內；②配備凈化系統(tǒng)或者固控裝置，提高入孔泥漿質量。③漿液密度為1.0～1.02g/cm

的超低固相或者無黏土固相。④合適的失水量，具備抑制水敏性地層的功能，API失水量控制在15mL以內。⑤泥漿材料盡量單一，便于配置和保養(yǎng)。⑥低粘低切性能，屈服值＜0.5～1.0達因/cm

或者0.05～0.1MPa；視黏度＜3～5mPa·s；靜切力G’’/G’趨近于0。

2 復雜地層地質鉆探?jīng)_洗液的設計

對于類方形蜂窩夾芯，有：θ=0°，β=2，將該值分別代入公式(3)、(4)中得到雙壁厚和等壁厚類方形蜂窩夾芯的面內等效彈性參數(shù)：

研究數(shù)據(jù)利用SPSS19.0統(tǒng)計學軟件進行分析,計數(shù)資料采用x2檢驗,計量采用t檢驗,計量指標用均數(shù)± 標準差(±s)表示,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2.1 設計因素

2.1.1 地層地質特點

通過現(xiàn)場勘查了解地質特點，制定鉆探施工要求，合理選擇沖洗液，確定沖洗液的性能參數(shù)，選擇沖洗液處理劑。根據(jù)沖洗液的配方進行試驗，預估需要用到的材料數(shù)量，確定固定措施，制定維護方案。

沖洗液類型的選擇、泥漿性能參數(shù)的確認，都需要以地層地質的特點為依據(jù)。地層不同，沖洗液與泥漿性能的參數(shù)要求也不同。施工人員需要了解地層年代、地層深度、地層的應力和完整性、巖石膠結程度、巖石的巖性特點、孔隙度、深孔需要考慮的溫度梯度等因素。

2.1.2 施工條件

泥漿的流變性需要根據(jù)井深、鉆探設備、鉆探技術來確定。通常而言，泥漿的流動速度隨著孔徑的縮小而提高；泥漿的潤滑度隨著孔深的增加而提高，孔越深，泥漿的阻力就越小。復雜地層以及深孔的鉆進過程中會產(chǎn)生大量巖屑，所以繩索取芯鉆探對泥漿性能具有較高要求，在不同的孔段置換泥漿時，既要節(jié)約泥漿用量，又要達到施工要求、循環(huán)要求以及環(huán)保要求。

2.1.3 沖洗液性能

囊性淋巴管瘤的病理學主要顯示為明顯擴張的少數(shù)淋巴管形成，以類圓形或圓形的囊性病灶為主，邊界比較清楚且囊壁菲薄，囊內存在淋巴液，乳糜液占少數(shù)。CT的表現(xiàn)主要為具有均勻密度的囊性腫塊，邊緣比較清楚，囊壁比較薄，多囊者清晰可見分隔，囊內CT值接近水，增強掃描后清晰可見囊壁、纖維分隔輕度強化現(xiàn)象。臨近組織出現(xiàn)被包繞或受壓移位的情況，但浸潤并不明顯。位于盆、腹腔內者常可發(fā)展巨大，本組1例直徑達15cm。

公式中，P

單位為MPa，表示地層壓力；

S

單位為g/cm

，表示抽汲壓力當量密度；

H單位為m，表示井深；

h單位為m，表示井口液面高度；

P

表示沖洗液的密度；

S

表示安全附加值，通常取0.05g/cm

～0.06g/cm

。

從上面的LED點陣顯示原理上，可以看出，一個8×8點陣顯示就需要占用單片機的2個并口資源，在實際使用中，可以用2片74HC595芯片，一個74HC595芯片只需連接單片機的3位輸入輸出口即可輸出8位信息。具體連接是：74HC595芯片的Ds引腳(串行輸入)、SHcp引腳(移位寄存器的移位脈沖輸入)、STcp引腳(鎖存器的鎖存脈沖信號輸入)。輸出使能端OE接地。相關程序如下：

（3）微波合成法：在膨脹土中加入活性溶劑并充分攪拌，在微波發(fā)生器中裝入漿料，在微波的作用下去除游離活性劑，通過烘干、研磨、篩濾等工藝制成成品。

沖洗液慮失量以及泥餅的質量需要根據(jù)地層特點來啊確定，沖洗液的酸堿性、巖屑的回收率、固相量、膨脹率應該合理。沖洗液材料質量與處理劑質量要符合施工要求，還要進行配方試驗。計算出泥漿中所需處理劑和材料的用量，合理選擇固相設備，了解設備的操作方法。配置泥漿，并做好維護工作，根據(jù)現(xiàn)有設備和處理劑的特點確定儀器的要求和資料錄取要求，并制定沖洗液管理規(guī)范。

2.2 沖洗液的研制方法

2.2.1 有機膨潤土沖洗液

（1）濕法：打散蒙脫石之后，對其進行改型與提純。用有機碳鏈陽離子對蒙脫石金屬離子進行置換，將層距擴大17～30倍，制作成具有良好輸水性能的膨潤土材料。然后采用干燥、脫水、研磨等工藝進行加工

。

高校網(wǎng)絡遠程教育是基于信息技術滿足學習型社會及終身教育體系構建需求而逐漸興起的。該教學模式是指為了實現(xiàn)特定目標，教育發(fā)展由各種相關要素集合并共同發(fā)揮某一整體功能的教育范式。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息化在各行各業(yè)的滲透，高校網(wǎng)絡遠程教育已成為各高校教育模式的重要表達，并逐漸被社會上眾多學習者接受。網(wǎng)絡遠程教育構成要素主要涉及在教學過程中進行交互及關聯(lián)的核心構造，這些要素之間的關系及運行機制決定了遠程教育質量的優(yōu)劣。因此，從教育主體、教育資源及教學管理等維度探討高校網(wǎng)絡遠程教育系統(tǒng)構成，并在此基礎上優(yōu)化其發(fā)展及運行機制，既是教育者們關注的問題，也是全社會共同關心的課題。

（2）凝膠法：對鈉基膨脹土進行打散提純處理，摻入適量的有機疏水性溶劑，萃取有機膨脹土，使之與有機相相互融合。然后去除水相，蒸發(fā)掉其中的水分，制成凝膠有機膨脹土。

沖洗液的流變性需要滿足以下要求：①環(huán)空流態(tài)趨于穩(wěn)態(tài)；②具備良好的凈化攜巖與井眼能力；③摩擦阻力較低；④黏度較低。

為了處理復雜地層的鉆探問題，施工團隊采用了多種護壁方法，比如投入水泥黏土球、使用不分散的低固相泥漿、灌注水泥漿等，并且加強了現(xiàn)場泥漿的管理，嚴格控制下鉆速度，盡管解決了一部分問題，但終究無法徹底根除孔壁不穩(wěn)定的穩(wěn)定，礦井事故時有發(fā)生，施工成本居高不下。連續(xù)9個月的施工，僅完成3個鉆孔，進尺只有1100m。

2.2.2 聚合物淀粉沖洗液

（1）制作方法：在事先準備好的水中加入玉米淀粉，再進行活化處理，將反應溫度控制在60℃～80℃。在20%～40%的鹽水中加入丙烯酸，充分溶解后形成丙酸鈉溶液。用適量的H

O溶解丙酰胺，形成丙酰胺液體。之后開始合成沖洗液，先倒入硫酸鉀，倒入的過程中持續(xù)攪拌，然后再倒入亞硫酸鈉，控制倒入速度不能太快。5min～15min后，倒入丙酰胺與丙酸鈉溶液，控制反應溫度60℃～80℃，直至反應結束。在105℃的條件下烘干，粉碎后制成聚合物淀粉。

1.3 人工孵化 受精卵在孵化槽內以流水方式進行孵化。孵化槽規(guī)格為長120 cm、寬35 cm、深30 cm；水溫控制在（16±0.5）℃，溶解氧6.5 mg∕L以上，pH為7.5；水流速度控制在0.03 m∕s；平均孵化時間150 h，最早120 h。受精卵采集完成后稱重，同時取5 g卵計數(shù)，從而推算出卵的數(shù)量；孵化出的魚苗采用稱重法測算。魚卵孵化過程中要及時挑出死卵，防止水霉著生。

在智慧圖書館背景下，圖書館服務不僅要從館內向館外拓展，而且要從被動等待向主動尋求轉變。圖書館服務的優(yōu)劣，有賴于圖書館員是否有敏銳的洞察力和非凡的創(chuàng)造力，是否能夠時刻關注用戶需求，了解如何利用新技術、建設新資源，最大程度地滿足用戶需求，提升服務質量。這要求圖書館員不僅要有扎實的專業(yè)能力，而且要有執(zhí)著的服務信念。

這是一種經(jīng)過性能改良處理的高聚物，具有較強的膠結巖石能力，主要用于粉砂質無膠結破碎的地層。比如河南獅子廟的金礦區(qū)，地處華北地臺南端，馬超營大斷裂的中部。金礦區(qū)的巖性主要是碎裂巖、葉臘石化斷層泥、破碎安山巖、構造角礫巖。礦區(qū)的斷裂比較明顯，破碎帶開始于地表，一直斷裂到200m深，存在嚴重的鉆孔坍塌與掉塊問題，斷鉆、夾鉆和埋鉆等事故頻發(fā)，多次導致施工停止。

3 無固相沖洗液在金礦地質鉆探中的應用

3.1 DWY-II型無固相沖洗液

這種沖洗液主要由聚乙烯醇制作而成，膠結巖石性能良好，能夠有效抑制容易分散造漿的巖層，因此適用于水敏地層的鉆進施工。比如黑龍江漠河的砂寶斯礦區(qū)，該礦區(qū)的水敏性較強，地層復雜，屬于碳酸鹽巖膠結與高嶺土化中粒砂巖，巖心采取率難以達到要求，夾鉆和埋鉆等問題頻繁發(fā)生，嚴重拖延了鉆進進度，影響施工質量

。

在經(jīng)過大量室內試驗后，最終選擇DWY-II型無固相沖洗液。配方如下：①：PHP：0.1%；②助劑A：0.025%；助劑B：0.08%～0.10%；③PVA：0.5%～1.0%。性能參數(shù)如下：①密度：1g/cm

；②漏斗黏度：22s；③失水量：14mL/30min。

每m

沖洗液的配置方法如下：用15L的水對0.25kg助劑A與1.00kg助劑B進行稀釋。將600L水加入攪拌機的容器內，然后再加入100L1%的PHP與160L5%的PVA，充分攪拌，攪拌時間至少15min。再緩慢、細流的導入助劑A，攪拌10min；加入助劑B，攪拌5min，最后加水，攪拌均勻。

DWY-II型無固相沖洗液分別用于ZK1510、ZK0010孔的坍塌部位進行掃孔，到達孔底后正常鉆探，使用沖洗液后，孔內的巖粉明顯減少，泵壓穩(wěn)定，巖心的采取率超過95%。

3.2 PAA無固相沖洗液

（2）性能評價：與其他類型的沖洗液相比，聚合物淀粉在水中的黏度和動塑比都要更低。因為聚合物淀粉是由有機物與淀粉之間進行相互反應而制成的，流動性更強，制成后會產(chǎn)生一層良好的水化膜。聚合物淀粉的濾失率更低，厚度最薄，質量最好，所以應用非常廣泛。在4%的NaH

O中，聚合物淀粉的黏度要高于羧甲基淀粉和L-CMC，要低于聚丙酸鈉，東塑性同樣高于其他材料，所以穩(wěn)定懸浮性更好。在聚合物淀粉加到0.6%的情況下，其濾失率也要明顯小于其他材料。

（4）干法：采用混合、加熱和加壓等工藝處理含水量20%～30%的鈉基土與有機覆蓋劑，制作成含水的有機土材料。然后經(jīng)過破碎和烘干工藝后制成成品。除此之外，還可以把材料直接加入有機溶劑中，制作成乳膠或凝膠產(chǎn)品。

在專家的指導下采用PAA無固相沖洗液，性能與配方見表1。

選擇沖洗液時，需要參考地層與施工條件以及其他相關因素。沖洗液密度的計算公式為：

等孩子們吃完糌粑，登子一聲令下，五個孩子一排排地躺到了墻邊的一推干草上，登子把一件皮襖和一件破衣服蓋在孩子們身上。擠在孩子們邊上的還有兩頭小牛和三只小狗。

每m

PAA無固相沖洗液的配置方法：先在容器內加入600L水，一邊攪拌一邊加入5%的PAA160L，持續(xù)攪拌15min～20min；加入1%的助劑A，攪拌10min后，快速加入助劑B，加水，攪拌10min。

應用PAA無固相沖洗液后，坍塌與掉塊等現(xiàn)象明顯減少，鉆進效率顯著提高。礦井事故率從最初的47%降低到3%，臺月效率從最初的196m/臺月，上升到410m/臺月。3個月后完成4個鉆孔，鉆進1380m。

3.3 HJ-1無固相沖洗液

這是一種由高分子與助劑制作而成的一種單一粉劑，現(xiàn)場使用非常方便，堵漏與護壁效果較好，主要用于取芯難度大、破碎嚴重、存在坍塌和掉塊的復雜地層。比如甘肅寨上礦區(qū)，地處秦嶺山脈的西段，為水敏性地層，巖性屬于泥質板巖、砂巖互層、碳質板巖等。礦區(qū)的鉆孔坍塌頻繁，巖芯采取率不足65%。應用DWY-II型、PAA無固相沖洗液，以及不分散低固相泥漿后，都不能達到理想效果。通過室內對比試驗后，最終決定使用HJ-1無固相沖洗液，這種沖洗液的濃度越高，護壁效果就越強，達到一定程度后，護壁效果就不會增強。HJ-1鉆井液粉劑的添加量為0.1%～0.2%。使用后，ZK82孔最終順利成孔，并對巖心進行了補采，達到了鉆進施工要求

。施工孔事故的處理以及巖心補采等工作均順利完成，巖芯采取率達到了82%～85%。

3.4 應用無固相沖洗液的注意事項

（1）這種類型沖洗液的助劑多為高聚物，只有充分溶解、伸展后，才能發(fā)揮大分子的護壁效果，因此溶解時間要長，攪拌要充分，溫度要滿足沖洗液的配置要求，攪拌時控制速度，避免大分子斷鏈。

（2）鉆孔上部盡量多插入套管，增強孔壁的穩(wěn)定性。

（3）按順序添加沖洗液的各種成分。

稀疏解混方法假設高光譜圖像中所有的端元已包含在端元光譜庫中，作為一種半監(jiān)督形式的混合像元分解方法[8]，目的在于從這個已知的端元光譜庫中尋找高光譜遙感圖像像元最稀疏的線性端元光譜組合，即在端元光譜庫中尋找最優(yōu)的端元子集來表示每個混合像元。對應于傳統(tǒng)的線性解混模型，稀疏解混的基本模型表示所示：

（4）控制礦區(qū)水質PH值為7～8。

（5）做好施工管理，務必要不停工，避免孔壁長時間受到?jīng)_洗液的浸泡而影響穩(wěn)定性。

二要進一步厘清地方政府、項目法人、規(guī)劃設計、監(jiān)督評估和建設管理等單位的責權，強化移民安置工作全過程監(jiān)督管理。

4 結語

綜上所述，復雜地層地質的鉆進施工中合理應用沖洗液，能夠減少鉆孔孔壁坍塌等事故，保障施工的安全與順利。

[1] 袁進科,陳禮儀,王軍偉,等.青藏高原復雜地層地質鉆探低固相沖洗液試驗研究[J].鉆探工程,2021,48(4):79-84.

[2] 張少林,蘇延鶴,鮑海山,等.高原高寒地區(qū)復雜地層小口徑巖心鉆探?jīng)_洗液固控系統(tǒng)研究[J].中國煤炭地質,2020,32(2):79-82.

[3] 劉燕飛.復雜地層地質鉆探?jīng)_洗液技術綜述[J].江西建材,2017(7):236,239.

[4] 張澤國,王圣勇,張進忠.優(yōu)質沖洗液配方在復雜地層鉆進中的應用探討[J].中國設備工程,2020(19):13-15.

[5] 劉志峰.無固相沖洗液在變質巖系復雜地層繩索取心鉆進中的應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2017,44(4):14-18.

[6] 劉俊輝.成膜防塌無固相沖洗液在廣西向陽坪地區(qū)復雜地層中的應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2020,47(12):36-41.