鉆井膨潤土具有良好的懸浮性、觸變性，濾失量小、造漿性能好，配制方便、易調整鉆井液比重等特點，是深井及海洋鉆井工程必不可少的理想基礎材料。鉆井膨潤土基本上采用鈉基膨潤：造漿率15-18立方米每噸。

一、鉆井膨潤土作用及用途

1、堵漏：黃土層漏失、基巖裂隙漏失都需要用來配漿堵漏。

2、護壁：在井壁上形成泥餅，減少鉆井液內的水份向井壁滲透，起到保護井壁穩(wěn)定的作用。

3、攜砂：配制一定數量的高比重大粘度的鉆井膨潤土泥漿定期打入井內，將井內掉塊、巖屑順利攜帶出井外，保持井內干凈。

4、配治塌泥漿：井壁長時間浸泡發(fā)生垮塌，常規(guī)泥漿仍不能維護井壁時，就要加鉆井膨潤土以提高比重、切力、粘度達到穩(wěn)定井壁之目的。

5、配加重泥漿：遇到涌水或高壓油氣層時，都需在泥漿中加鉆井膨潤土來平衡地層壓力。

6、配完井液和封閉漿：為順利測井，完鉆時需配完鉆液；在易塌井段需配封閉漿，這些都需加膨潤土。

二、影響鉆井膨潤土性能的因素

1、原礦質量：原礦石蒙脫石含量高低是影響膨潤土性能最重要的因素，蒙脫石含量越高，膨潤土造漿率相應地就高。

2、粒度：粒度越細造漿率相應的就越高，反之亦然。

3、添加劑：合理地加入分散劑，會明顯改善膨潤土的性能。

4、水質：膨潤土在高礦化度和酸性中水造漿率會明顯降低甚至不造漿。

三、鉆井膨潤土簡單測試

1、造漿率：1噸鉆井膨潤土配制出膠體率95%以上的泥漿的體積。如造漿率15立方米每噸，就是在100克水中加6.67克膨潤土攪拌30分鐘倒入試管（100毫升）中，24小時膠體率在95%以上。

2、漏斗粘度：用馬氏漏斗測其粘度，一般不低于28秒。

3、失水量：用ANS氣壓失水儀測失水量。一般不大于

18ml/30min。

4、鉆井膨潤土含砂量檢測：將100克膨潤土加到1000克水中攪拌30分鐘，再加1000克水攪拌30分鐘靜止30分鐘。將沉淀物上面的泥漿全倒掉后用水再洗兩次，把最后的砂子烘干，稱其重量，即膨潤土含砂量，含砂量小于5%為合格品。

鉆井泥漿用膨潤土是膨潤土第二大的用戶，每年用量為70萬噸。

膨潤土是一種以蒙脫石為主要組分的粘土類礦物，具有強烈的吸水性，能吸收相當 于本身體積8倍的水，體積膨脹10～30倍，在水溶液中呈懸浮和膠凝狀態(tài)。在進行油、氣鉆井等項工作時，要使用泥漿來冷卻鉆頭、清除碎屑、保護井壁及平衡地壓。膨潤土分散性好、出漿量大，因此是制造鉆井泥漿的理想材料。4、鉆井膨潤土含砂量檢測：將100克膨潤土加到1000克水中攪拌30分鐘，再加1000克水攪拌30分鐘靜止30分鐘。用作鉆井泥漿的膨潤土，最重要的技術要求是懸浮性質、濕篩分析和水分含量。

影響膨潤土礦物吸附作用的因素是:

1)膨潤土類型的影響。鈉質膨潤土的吸附能力明顯比鈣質等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強。

2)膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據固體吸附的理論，進行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高，粉碎礦物越細，吸附作用越強。

3)溶液介質的影響。根據雙電層理論，膨潤土礦物晶體帶負電，在形成雙電層時會進行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會壓縮膨潤土顆粒雙電層，抑制膨潤土的分散和擴散，甚至使膨潤土產生凝聚和聚結。

到目前為止，認為膨潤土中的水分有三種形態(tài)：

一種水是自由水，即膨潤土顆粒吸附的水，加熱到100℃以上，就可脫除自由水，脫除了自由水的膨潤土，粘結能力不受影響；

二種水是牢固結合水，110℃下長時間加熱，膨潤土可完全脫除自由水，但不會脫除牢固結合水。已完全脫除自由水的膨潤土，再在較高的溫度（如200℃，300℃）下加熱仍會繼續(xù)減重，說明仍有水分損失。膨潤土經這樣加熱脫水后，只要加水，能完全恢復粘結能力；在實際的使用過程當中，人們會覺得鈉基膨潤土的性質要比鈣質基膨潤土更好一些，但是在世界范圍內來看，鈣基膨潤土的分布更廣泛一些。

三種水是晶格水，也有人稱之為結構水。晶格水只有在相當高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤水的晶格水脫除以后，即喪失粘結能力，成為死粘土。不同的膨潤土，喪失粘結能力的溫度不同。由差熱分析實驗證明：一般來說，天然鈉膨潤土的失效溫度為638℃，鈣膨潤土為316℃。近年由于外資的注入及國家對于礦產的保護致使膨潤土原礦價格上升，原礦價格在原有基礎上已漲了3~4倍，球團膨潤土等已無利潤可言，人們紛紛把目光關注到有機膨潤土上，而且有機膨潤土的需求量很大，可以滿足企業(yè)家的想象。人工活化的鈉膨潤土，由于活化條件各異，失效溫度不一，但都低于天然鈉膨潤土。

下面就現(xiàn)場經常遇到的幾種情況和問題，結合本人多年的實際經驗進行分析，并借用國外泥漿專家的觀點進行點評，以便在施工時對照學習和提高：

鉆液（泥漿）專家告訴我們：通常所說的使用合適的泥漿，必須是符合地質條件的淡水和泥漿材料的混合物，而不只是清水，由于流動狀態(tài)的水不具有的相應的攜帶能力和護壁性能，而且它也會不停地向周圍巖層滲透所以就會導致鉆孔塌方或縮徑，反而會使回拖和旋轉壓力上升，并且造成對鉆桿和鉆具的過度磨損。型砂在鑄造生產中的作用極為重要，因型砂的質量不好而造成的鑄件廢品約占鑄件總廢品的30~50%。

所以再次提示：僅使用水會產生許多不利的因素，有時水的不利因素遠遠超過其有利因素，甚至會導致工程的失敗。例如：在一個工作現(xiàn)場，在鉆孔時用清水在粘土中鉆進，不用說問題是接踵而來。在導向孔打到大約100m鉆頭準備出土的時候，鉆桿幾乎被粘住了。因為，此時鉆機已經達到更大旋轉壓力，而鉆桿幾乎不轉。回拉壓力也達到了更大，回抽一根鉆桿要花45min到1個小時的時間，當然，此時的機器達到了能力極限，這些粘性的、膨脹了的泥土給設備造成了非常大的磨損和損害。在鉆井泥漿中應用化學處理劑就是化學吸附作用的典型例子，如鐵鉻木質素磺酸鹽加入到膨潤土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。在第二次打導向孔時，根據地質情況，采取了合適的泥漿配方，調整了泥漿性能，然后進行鉆孔和回拖管道，整個過程中旋轉壓力只有更大值的1/3?1/4，并且輕而易舉地拖回了管道。