Question

钻杆内壁结垢分析及预防措施

Answer 1

（一）钻杆内壁结垢分析

WL钻探过程中，当采用泥浆作冲洗液时，就可能在钻杆内壁形成泥垢，导致钻杆实 际通径缩小，造成打捞内管失败。常见的结垢形式有延伸式结垢和局部结垢。局部结垢又 分为涡压积垢和渗漏积垢，这两种积垢一般范围小，分选差，对打捞内管影响不大，而延 伸式结垢往往范围大，分选好，黏附牢固，是结垢的主要形式，也是影响打捞内管的主要 因素。延伸式结垢不仅与泥浆中固相颗粒大小及浓度以及冲洗液的流动状态、流变参数、流速有关，而且与钻杆的转速、内径等因素密切相关。

在影响钻杆内壁结垢的因素中，泥浆在钻杆内的流动状态起着关键作用，只有泥浆 在钻杆内呈层流状态下，钻杆内壁才能产生结垢，随着内壁结垢不断增加，液流便由层流向紊流转变，即雷诺数达到临界值R_e.c，此时，结垢不再增加，钻杆内流动通径不再变小，其最小内径称临界流动通径D_c。钻杆内壁结垢是否对打捞内管产生影响，就要看结垢所形 成的临界流动通径D_c的大小。若D_c大于内管外径，则无影响，否则就会产生影响。

钻杆内临界流动通径D_c表达式^［61］：

深部找矿钻探技术与实践

式中：

深部找矿钻探技术与实践

R_e.c——临界雷诺数；

η_c——卡森黏度，mPa·s；

τ_c——卡森屈服值，Pa；

ρ——液流密度，g/cm³ ；

Q——泵排量，L/min。

以A、B、C三种泥浆为例（其流变参数见表7-1）计算在不同泵量和临界雷诺数下的临界流动通径，结果见表7-2。

表7-1 泥浆的流变参数

表7-2 WL钻杆的临界流动通径（mm）

目前地勘行业多采用GB3423-82标准，S91mm、S75mm、S59mm三种WL钻杆内径分别为φ77mm、φ61mm、φ46mm，WL钻具内岩心管外径分别为φ71mm、φ56mm、φ43mm，与表7-2临界流动通径比较表明：

（1）泥浆A在上述排量下结垢临界流动通径都小于三种内管外径，打捞内管时将发生困难。

（2）泥浆B在小泵量和高转速下个别垢层影响内管打捞，但只要加大排量或降低钻杆转速，所有内管都能通过。

（3）清水C不会结垢，黏性极强的乳化剂破乳或地层自然造浆，也可能结垢，但不影响内管通过。

（二）预防钻杆内壁结垢措施

上述计算说明，泥浆黏度越高、切力越大，钻杆内壁越容易结垢。为防止钻杆内壁结垢，应采取以下措施：

（1）采用低黏、低切、低失水泥浆。视黏度＜3～5mPa·s，屈服值＜0.05～0.1 Pa，静切力1G/10G趋于零，失水量≤15mL/30min；

（2）加强泥浆固相控制，降低固相含量。膨润土加量一般小于等于4％，泥浆密度 1.02～1.03g/cm3，固相粒度控制在15～20μm以下；

（3）在保证较高机械钻速的前提下，尽量采用低转速；

（4）若发生结垢现象，可将原浆适当稀释，使层流变成紊流间断性强力冲蚀。