盐类固体矿床钻井取心技术难点分析与对策

1 引言

盐类固体矿床作为全球重要的矿产资源，其形成与分布具有独特的地质特性，这些特性直接影响了钻井取心工作的设计与实施。本文通过对盐类固体矿床特点的总结，分析了其对钻井取心工作带来的困难，并针对性提出钻井液体系、配套取心工艺与精细化参数控制结合的的三位一体技术对策，为盐类固体矿床钻井取心工作提供重要参考。

2 盐类固体矿床特点

2.1 构造特点

盐类固体矿床主要形成于蒸发沉积环境，如干旱地区的封闭或半封闭盆地，通过水体持续蒸发浓缩，盐类矿物按溶解度从低到高依次沉淀，形成具有明显沉积韵律的层状结构，通常序列为碳酸盐相、硫酸盐相、氯化物相以及钾镁盐相[1]。矿床的赋存形态多样，矿体多呈层状、似层状、透镜状或扁豆状产出，部分因后期构造运动影响形成不规则状或盐丘构造，形成后矿床多埋藏于一定深度之下。

2.2 理化特点

盐类矿物组成复杂，常富含钾、钠、钙、镁的氯化物、硫酸盐、碳酸盐以及硼酸盐、硝酸盐等，且矿层中常伴生晶间潜卤水，这些卤水本身也富含多种有价值的组分如 KCl、LiCl 等，构成了固液相并存的特性。从工程地质角度看，盐岩层具有显著的水溶性和易蠕变性，加之其常与水敏性强的泥岩、膏质岩层互层或共生，使其具有矿物硬度较低、性脆且常发育裂隙等特点，孔壁稳定性极差，易发生溶解、坍塌、缩径等现象[2]。

3 钻井取心技术难点

3.1 井下情况复杂

基于盐岩层自身的水溶性与蠕变性，常规水基钻井液体系会导致钻孔直径扩大，甚至形成“大肚子”井眼，存在坍塌隐患[3]。高温条件下盐岩层还会发生显著的塑性流动，产生“缩径”效应，严重时会卡埋钻具，使取心作业无法进行。这种溶解与蠕变的动态博弈，对钻井液的抑制性、封堵性及密度窗口提出了近乎矛盾的高要求[4]。对于天然碱矿床，溶解还会导致钻井液粘切升高、失水变大、性能变差等，诱发溢流、井漏等井下复杂情况[5]。

3.2 高品质岩心收获困难

由于盐类矿物硬度较低、性脆且常发育裂隙，在机械破碎和钻具振动的外力作用下极易发生破碎、磨耗和选择性磨损[5]。再者，取心工艺与工具的选择面临巨大局限。常规取心工具在破碎、弱胶结地层中内管旋转易加剧岩心磨损，而针对极破碎地层设计的半合管或绳索取样工具，又可能因盐岩的塑性而发生“包覆”卡死，导致提取失败。

3.3 井喷井涌风险

矿床中普遍存在的晶间卤水与高压盐水层构成了巨大的风险，一旦钻遇，不仅可能引发井涌、井喷等恶性事故，高压流体的侵入还会严重污染岩心，改变其原有的化学成分与矿物结构，使得后续的矿石品位鉴定、物质组分研究及工业价值评价失去真实依据。

3.4 参数动态控制复杂

矿层与围岩的频繁互层造成了地层岩性的极度不均一性和各向异性，使得钻井参数的优化变得异常困难，一套参数难以应对所有层段，在硬地层中机械钻速缓慢，而在软地层中又易产生“挖心”现象，

进一步降低了取心效率与质量。

4 技术对策

4.1 采用强溶解抑制性钻井液体系

针对水溶与蠕变特性采用具有强抑制性和封堵性的饱和盐水泥浆或油基钻井液体系。前者通过使液相中的盐浓度达到或接近饱和状态，有效抑制盐类矿物溶解，配合微裂隙封堵材料进一步增强蠕变地层支撑能力，维持孔径规则和岩心完整[6]；后者通过疏水作用从根本上杜绝溶解和水化作用，但成本和环保方面存在弊端。

4.2 配套低扰动钻井取心工艺

针对盐岩层软、脆、易碎的特点，优先选用具有高保真特性的取心工具。对于中-高强度的盐岩层，改进型单动双管取心器配合半合管或三层管设计是有效手段。内管内部的衬管可以妥善容纳和包裹脆性岩心，并在起钻后能够完整取出，最大限度地减少退心过程中的二次机械损伤；

4.3 精细化动态参数调整

钻进参数的选择必须与地层岩性动态适配，遵循“轻压、慢转、适当泵量”的基本原则。在软塑性的纯盐岩层段，应采用较低的钻压和转速，以“磨取”而非“切削”的方式获取岩心。而当钻遇盐岩与硬石膏、泥岩等互层时，则需适当提高钻压和转速以保证钻进效率[7]。操作中还应注意单回次进尺长度通常不宜过长、平稳操作钻机，减少对岩心的振动与机械破坏。严格控制钻井液的流变性和滤失量，确保在环空形成有效的携屑的同时，减少对岩心柱的冲蚀和污染。

5 结论

1）盐类固体矿床具有多组分互层，水溶性及蠕变性强，硬度低、脆性强的显著特点；

2）基于固矿特点，钻井取心工作面临井下情况复杂、高品质岩心收获困难、井喷井涌等多种困难；3）为提高盐类固矿钻井取心工作质量，建议采用强溶解抑制性钻井液体系，并配套低扰动钻井取心工艺、精细化动态参数调整，提高取心工作质量。

参考文献：

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[3]孙瑞良,李振杰,胡金鹏,等.系列硫酸钠钻井液在安棚天然碱井中的应用[J].石油地质与工程 2008,(05):83-85+89. ..

[4]董正亮,刘加杰,王鹏,等.国内井矿盐钻井技术新进展[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2019,46(08):67-72.

[5]蔺红军,李忠,卢云康,等.垂直水平复合井钻井技术在安棚天然 碱矿的应用[J].新疆石油天然气 2015,111031;24-28+2 .

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[7]黄春燕,张庆良,蒋建宁,等.优快钻井技术在安棚高含碱油田的应 用 [J]. 石 油 钻 采 工 艺 ,2005,(06):7-9+100.DOI:10.13639/j.odpt.2005.06.003.