摘 要：海洋地質(zhì)十號(hào)船船載鉆探系統(tǒng)目前采用純裸鉆繩索取心的施工工藝，因此泥漿是隨著鉆孔的鉆進(jìn)直排至海底，考慮到地質(zhì)工程施工的要求以及對(duì)海洋環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，泥漿材料的選擇則尤為重要。根據(jù)海洋地質(zhì)鉆孔純裸鉆繩索取心工藝中泥漿的作用及對(duì)泥漿沖洗液性能的要求，作者提出了泥漿材料和泥漿性能參數(shù)的選擇，在完成海洋地質(zhì)鉆孔施工的同時(shí)，盡可能減少對(duì)海洋環(huán)境的污染。

　　關(guān)鍵詞：海洋地質(zhì);沖洗液;繩索取心;環(huán)境保護(hù)

　　1 泥漿的作用

　　1.1 冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具和破碎巖石在淺海地質(zhì)鉆井中，用清水(海水)做為沖洗液開(kāi)孔，一般情 況 下 常 遇 到 粉 質(zhì) 黏 土 層，鉆 孔 結(jié) 構(gòu) 穩(wěn)定，取樣率高。在繼續(xù)鉆進(jìn)過(guò)程中，逐漸會(huì)出現(xiàn)粉沙質(zhì)黏土、粉砂及砂礫層，若遇致密性粉砂地層而沖洗液不能正常噴射，很可能會(huì)使鉆頭得不到及時(shí)冷卻而 發(fā) 生 燒 鉆 事 故，鉆柱也可能出 現(xiàn)泥包卡鉆現(xiàn)象[1-3]。為了避免此類情況的發(fā)生，需提前將泥漿泵泵沖加大，提高鉆速，同時(shí)將海水沖洗液換成充分?jǐn)嚢杌旌系哪酀{(海水+膨潤(rùn)土)沖洗液，此時(shí)泥漿的注入可保護(hù)鉆 孔 井 壁，避免燒鉆或塌孔等現(xiàn)象發(fā)生。因此，泥漿泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)以及正確操作顯得極其重要。

　　1.2 泥漿沖洗液的排出和攜帶巖粉能力由于海洋地質(zhì)十號(hào)船采用直徑150mm 的牙輪鉆頭，鉆進(jìn)過(guò)程中鉆頭旋轉(zhuǎn)切削地層產(chǎn)生的大量泥土碎屑需要選擇不同的泥漿泵沖及時(shí)將孔內(nèi)鉆渣排出，保證鉆孔的暢通。

　　1.3 平衡地層壓力不同的地層對(duì)泥漿的稀釋濃度是不同的，若遇砂礫含量較高的漏失性地層，就需要配比較高濃度的泥漿，才能維持地層的平衡，保護(hù)井壁。

　　2 鉆孔對(duì)泥漿沖洗液的要求

　　(1)沖洗液應(yīng)具有良好的冷卻和散熱能力。在海洋地質(zhì)鉆井中，開(kāi)孔階段常采用清水作為沖洗液，由于海水低溫的特性，鉆進(jìn)過(guò)程中具有較好的冷卻散熱能力，對(duì)鉆頭、鉆具起到很好的散熱作用。

　　(2)沖洗液應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性。針對(duì)鉆井中遇到的致密性地層，鉆進(jìn)過(guò)程中往往需要提高鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到正常鉆進(jìn)的施工需求，具有良好潤(rùn)滑性的乳狀液、表面活性劑和潤(rùn)滑泥漿就會(huì)減少鉆柱卡頓現(xiàn)象。

　　(3)泥漿應(yīng)具有良好的剪切稀釋作用。這有利于破碎巖石和攜帶碎屑，對(duì)高壓噴射鉆井特別重要。

　　3 泥漿的循環(huán)方式

　　泥漿循環(huán)有正循環(huán)和反循環(huán)兩種基本方式，而海洋鉆井中，受海水深度及潮水變化的影響，一般采用直噴純裸鉆的鉆進(jìn)工藝，對(duì)泥漿的配比和環(huán)保屬性提出了嚴(yán)格的要求。

　　4 泥漿材料的選擇

　　常規(guī)泥漿一般包括水、黏土、化學(xué)處理 劑、惰 性物質(zhì)及其他材料。在海洋地質(zhì)鉆探工作中，受所處地理環(huán)境限制常采用海水和膨潤(rùn)土作為原材料，結(jié)合地層需要添加部分化學(xué)處理劑。

　　海洋鉆 井 施 工 中 常 遇 到 砂 層、礫 石 及 破 碎 帶地層，成孔 難 度 很 大，這 種 機(jī) 械 分 散 地 層，由 于 顆粒間缺 乏 膠 結(jié)，鉆 進(jìn) 時(shí) 井 壁 很 容 易 坍 塌[7]。若 要增加井壁 顆 粒 間 的 膠 結(jié) 力，黏 性 較 大 的 泥 漿 適 當(dāng)滲入井壁地層中，可 以 明 顯 增 強(qiáng) 砂、礫 之 間 的 膠 結(jié)力，以此使井壁穩(wěn) 定 性 增 強(qiáng)。提 高 泥 漿 黏 度，可 通過(guò)增加泥 漿 中 黏 土 含 量、加 入 有 機(jī) 或 無(wú) 機(jī) 增 黏 劑等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]。其 組 成 除 黏 土、碳 酸 鈉 和 水 外，為了滿足鉆井需 要，往 往 加 有 提 黏 劑、降 濾 失 劑 和防絮凝劑。

　　5 泥漿的性能

　　(1)泥漿密度。工程鉆探用泥漿密度一般控制在1.03～1.20g/cm3，泥漿密度指標(biāo)常用泥漿密度稱測(cè)評(píng)。

　　(2)泥漿固相含量。通常采用泥漿固相含量測(cè)定儀測(cè)定，泥 漿 中 所 含 有 用(黏 土)、無(wú) 用(巖 粉、沉沙)固相顆粒占泥漿總量的百分率稱為泥漿固相含量。泥漿固相含量越低越好，低固相泥漿要求固相含量<4%。

　　(3)泥漿黏度。相對(duì)黏度一般用漏斗黏度表示，控制在18～30s，有條件的情況下可采用旋轉(zhuǎn)黏度儀測(cè)定泥漿的絕對(duì)黏度和視黏度。泥漿黏度是指泥漿流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部的液體分子間、固相顆粒間和液固相間所具有的內(nèi)摩擦力表現(xiàn)，它是泥漿流動(dòng)難易程度的一種表現(xiàn)指標(biāo)。黏度大小對(duì)鉆進(jìn)、排粉、保持孔底清潔和安全施工影響很大。

　　(4)泥漿的觸變性與靜切力。一般采用泥漿靜切力計(jì)或旋轉(zhuǎn)黏度儀測(cè)定，泥漿攪動(dòng)時(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，但在靜止時(shí)又恢復(fù)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱為泥漿的觸變性。泥漿靜止時(shí)，受外力影響而開(kāi)始流動(dòng)所需最小的剪切應(yīng)力，稱為靜切力。

　　(5)泥漿含砂量�，F(xiàn)場(chǎng)多用含砂量測(cè)定儀測(cè)定泥漿中不能通過(guò)200目篩孔(即直徑大于0.074mm 砂粒占泥漿體積的百分?jǐn)?shù))來(lái)計(jì)算泥漿含砂量。

　　6 環(huán)保要求及建議

　　目前海洋地質(zhì)十號(hào)船鉆探泥漿多使用膨潤(rùn)土加海水作為鉆具沖洗液，根據(jù)地層需要再添加適量的化學(xué)材料(黃原膠、聚丙烯酰胺)。膨潤(rùn)土的主要成分是蒙脫石，經(jīng)無(wú)機(jī)酸化處理呈粉末狀，無(wú)味、無(wú)毒，具有良好的增稠性、潤(rùn)滑性、懸浮穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、耐水性及化學(xué)穩(wěn)定性，和海水充分?jǐn)嚢枞芎�，是海洋地質(zhì)鉆探中常見(jiàn)的環(huán)保泥漿，能起到冷卻鉆具、護(hù)壁堵漏、穩(wěn)定鉆孔結(jié)構(gòu)的作用，且不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成污染。

　　海洋地質(zhì)鉆探施工中，在保證泥漿材料安全可靠的同時(shí)，要樹(shù)立保護(hù)海洋環(huán)境的生態(tài)文明理念，在行動(dòng)上盡可能減少施工過(guò)程中生活垃圾和物料垃圾對(duì)海洋環(huán)境的污染，文明施工，科學(xué)鉆井。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3] 仝在平，蘆建華.繩索 取 心 鉆 進(jìn)“打 滑”地 層 的 分 析 與對(duì)策[C]//第十六屆全國(guó)探礦工程(巖 土 鉆 掘 工 程)技術(shù)學(xué)術(shù)交流年會(huì)論文集.2011.

　　《淺析海洋地質(zhì)鉆孔純裸鉆繩索取心工藝對(duì)泥漿材料的要求》來(lái)源：《地質(zhì)裝備》，作者：羅旭龍

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