松散軟弱地層主要是粘土、淤泥、砂、礫石、卵石、泥巖、石灰巖等。這類地層的泥漿護壁主要是增加孔壁地層中顆粒之間的膠結力和對孔壁地層(粘土和淤泥層)的抑制作用。關鍵措施是選擇分散良好的泥漿體系，通過增加泥漿中的粘土含量和添加有機或無機增粘劑來提高泥漿粘度。除了粘土、Na2CO3和水之外，增粘劑、降失水劑和稀釋劑(或抑制劑)經常被添加到系統中。
該泥漿體系配方:膨潤土10 ~ 15%+CMC 0.1 ~ 0.5%(可選擇低粘度、中粘度或高粘度)+KHm(腐植酸鉀)2 ~ 4%(或NaHm)。主要性能指標:密度1.10 ~ 1.15g/cm3，粘度25 ~ 40s，濾失量≤15mL/30min。
該泥漿體系已在安徽霍邱、阜陽鐵礦區第四紀覆蓋層(200 ~ 600 m厚)、上海地面沈降監測標準孔、三維地質取樣孔(第四紀粘土和粉質粘土，礫石層厚300 ~ 400 m)、北京地面沈降監測標準孔、三維地質取樣孔(第四紀粘土、砂、礫石層厚950m)和環境中使用。應用區主要地層見表5-1。
表5-1應用區主要地層
經驗表明，在松散軟地層中使用的細分散CMC+KHm(或NaHm)泥漿，在鉆進過程中可以自然成漿，在保護第四系地層壁和抑制孔壁擴大方面具有良好的性能。但是泥漿的抗汙能力差，性能不夠穩定。因此，應根據不同類型汙染的特點，添加防汙處理劑，加強泥漿的表面凈化(除泥除砂)，控制含砂量。
(2)水敏層
水敏地層包括吸水膨脹(以蒙脫石為主的粘土巖)、吸水分散(蝕變凝灰巖、蝕變粗斑巖、高嶺土、雲母雲母巖、泥質砂巖)和吸水剝落(泥質板巖、砂質頁巖、應時石墨片巖)。高抑制性泥漿體系主要用於水敏地層。主要措施是降低泥漿濾失量，避免大量遊離水進入地層；加入K+或其他組分，通過高聚物的吸附、分子鏈交聯和包覆，提高泥漿的抑制性能；加入瀝青處理劑可以堵塞孔壁和毛細管支柱上的裂縫。
鉀基聚合物抑制性泥漿體系配方:1m3水+40kg鈉基膨潤土+40kg氯化鉀+3kg聚丙烯酰胺+5kgCMC+10kg改性瀝青+5kgGLUB(潤滑劑)。主要性能指標:密度1.05 ~ 1.10g/cm3，粘度22 ~ 25s，濾失量≤14mL/30min，泥皮厚度1mm，相對膨脹降低率80%，潤滑系數0.22。
KCl、KOH或KHm在該泥漿體系中用作處理劑，以提供K+離子。首先，K+通過離子交換進入蒙脫石晶層，形成伊利石結構。二是因為K+離子的直徑與粘土的六方晶格大小壹致，離子交換後晶格固定閉合。同時，體系中加入的聚合物吸附在孔壁表面，形成聚合物吸附膜封閉地層微裂縫和層理，增強粘結強度，降低地層膨脹性，增強泥漿體系對地層的抑制能力和孔壁的潤滑性能。
該泥漿體系已在安徽壽縣正陽關鐵礦ZK01、ZK04孔和安徽蘇祥明光石巖鉀鹽礦ZK012孔得到應用。平均鉆井深度1717m，最深2001m，累計鉆井工作量5153m。鉆孔主要穿過地層，如表5-2所示。
表5-2鉆孔主要穿過地層。
在上述鉆孔中的應用結果表明，鉀基聚合物抑制性泥漿對水敏性地層具有較強的抑制作用，鉆進過程中自造漿能力減弱，流變性好，攜帶巖粉和懸浮巖粉能力強，井壁完整，無明顯的超徑和縮徑現象。同時具有良好的抗汙染能力，減少了井內事故，平均巖心采取率達90%以上。壽縣正陽關ZK01孔和ZK04孔均采用H、N系列直徑繩索鉆進，內管起下順利，滿足水敏地層繩索取心鉆進的泥漿性能要求。
(3)破碎壓力層
破碎地層是指在地質成因、構造運動、風化作用和地下水侵蝕作用下，斷層、破碎帶和巖石節理、片理、裂隙發育的地層。破碎地層往往松散不穩定，膠結差，強度低，其中往往有壓力層。深層巖石的覆巖壓力、水平地應力和孔隙壓力在鉆探前處於平衡狀態。鉆孔後破壞了原有的平衡，應力釋放或重新分布，導致孔壁失穩(孔壁收縮、坍塌或破裂)。這種形成稱為壓力形成。鉆井過程中，泥漿的沖刷和動壓會加劇孔壁的不穩定性。這種地層要用壓力平衡(也叫平衡地壓)鉆進。通過調整泥漿密度，使鉆井過程中井眼環空的外壓始終等於或接近地層孔隙壓力，而不超過地層壓裂(壓漏)壓力極限，從而保持壹定的平衡關系。壓力平衡鉆井的數學表達式；
PD>PH>PK
其中:PD、PH和PK分別代表地層破裂壓力、環空壓力和地層孔隙壓力。
壓裂地層用聚合物低固相泥漿體系配方為:1m3水+50kg鈉基膨潤土+2kgCMC+1kgPHP+2kg皂化油(或GLUB)。主要性能指標:密度1.05g/cm3，粘度20 ~ 25s，濾失率≤14mL/30min，泥皮厚度0.5mm，潤滑系數0.21。
如果鉆遇的裂縫地層地層壓力不明顯，壹般密度為1.05 ~ 1.10g/cm3的聚合物泥漿可以滿足護壁要求。安徽霍邱鐵礦ZK1725孔深部鉆探試驗、華東廬樅盆地科學鉆探選址預研究、華南杜愚-贛縣礦集區科學鉆探選址預研究使用的低固相聚合物泥漿完全滿足護壁和繩索取心鉆探的要求。
四川汶川地震斷裂帶科學鉆探孔WFSD 3位於龍門山斷裂帶，所遇地層主要為侏羅系粉砂巖、礫砂巖與泥巖互層、三疊系巖屑砂巖、碳質頁巖或煤線、泥灰巖、煤層及斷層泥。歷史上多次強震後，全孔破碎地層占80%以上，地層應力大，縮徑、坍塌嚴重，並伴有突水、漏水等罕見復雜情況。采用壓力平衡鉆井技術解決了這種高粘度、高密度、高分子聚合物加重泥漿破碎地層的井壁失穩問題。聚合物加重泥漿體系配方:1m3水+8 ~ 10%膨潤土+5%純堿(膨潤土重量)+0.5 ~ 0.8% CMC+1% NH4-HPAN+2% SAS+0.5% K-PAM+1。性能參數見表5-3。
表5-3聚合物加重泥漿體系性能參數
處理劑在系統中的主要作用簡述如下。
1) NH4PAN由聚丙烯腈經水解制成。由於它的引入，不僅具有良好的降濾失效果，還具有與K+類似的抑制泥頁巖水化分散、穩定孔壁的作用。
2)K-PAM由丙烯酸甲酯和丙烯酰胺* * *，分子量300萬以上，水解度30% ~ 40%。它能更好地包覆和絮凝劣質鉆屑，抑制其分散和變稀，穩定孔壁，降低濾失量和略增粘度，改善泥漿流態。
3)S-1主要是磺化酚醛樹脂，是壹種線性無規水溶性聚合物。能在不增加粘度的情況下降低濾失量，提高泥餅的潤滑性，對孔壁有壹定的穩定作用。
4)SMC是褐煤腐植酸的衍生物，具有良好的降濾失和降粘效果，與S-1復配時降濾失效果更佳。
5)SAS是瀝青的磺化產物，主要起到填充孔隙和裂縫，覆蓋泥頁巖表面改善泥餅質量，提高體系潤滑性的作用。
6)KHm是從褐煤中提取的產物，主要通過大量K+的鑲嵌或晶格固定來削弱蒙脫石的水化能力和頁巖的滲透水化膨脹，使KHm具有很強的抑制作用。同時，KHm還是壹種優良的降濾失劑，有利於形成薄而致密的泥餅，防止坍塌。
7)密度為4.2克/立方厘米的硫酸鋇(重晶石)。如果施工過程中地應力增大，可以用重晶石作為泥漿加重劑，防止地應力不平衡引起的縮徑、塌孔等井眼事故，常用粒度為400目。所需的加重泥漿量可通過以下公式計算:
深巖心鉆探技術與管理
式中:m為所需重晶石質量，kg；ρ1為基漿的密度，g/cm3；ρ2為準備泥漿的密度，g/cm3；ρ3為重晶石的密度，g/cm3(壹般為4.2g/cm3)。
8)GLUB是由植物油合成的潤滑劑，能在金屬和巖土表面形成牢固吸附的致密油膜，改變鉆桿與泥漿和孔壁的摩擦方式，改善系統的潤滑性能。
聚合物加重泥漿體系最大的特點是低濾失、高密度、流變性好，對強裂縫地層具有良好的護壁和巖心保護性能。汶川地震科學鉆探WFSD 3孔復雜地層的平衡地應力鉆探取得了非常滿意的效果，取出的巖心見圖5-9和圖5-10。
圖5-9破碎抽芯
圖5-10強膨脹粘性巖心
如果地層孔隙壓力低(例如井漏和低地下水位)，低密度泥漿，如充氣泥漿或可回收微泡沫泥漿，可用於壓力平衡鉆井。
(4)可溶性地層
可溶性地層主要有鹽膏層、芒硝、鉀鹽、巖鹽等。，容易造成超徑鉆進、地層剝落和坍塌。這種地層護壁主要從兩個方面入手:減少失水和減少泥漿對地層的溶解。在泥漿中加入同樣的物質使其飽和，可以有效抑制其溶解。
廣東東莞納維鹽礦和廣東桂龍鹽礦10探采結合鹽井使用的飽和鹽水聚合物泥漿體系配方:1m3飽和鹽水(加入NaCl至飽和程度，濾液波美度為25 ~ 26 bé)+5%膨潤土+0.4% Na2CO3+0.2% CMC+3 ~ 5。性能指標:密度1.05 ~ 1.10g/cm3；粘度25s過濾速率為1.5ml/30min；泥皮厚度為1mm。
在廣東兩個鹽礦區的應用表明，鹽礦鹵水配以適量工業鹽配制的飽和鹽水(波美度25 ~ 26 bé)抗鹽、抗鈣能力強，對巖鹽、膏鹽、芒硝層抑制性好，濾失量低，泥皮質量好，無明顯孔壁超徑，鹽芯基本不溶解，完全滿足可溶地層護壁和鉆井要求。
(5)相對完整的微裂縫地層
在深井鉆井中，通常下套管以隔離復雜地層。鉆孔的潤滑條件和泥漿攜帶巖石粉末和懸浮巖石粉末的能力成為主要問題，而泥漿壁保護成為次要問題。鉆遇較完整微裂縫地層常用的聚合物低固相泥漿體系和無固相泥漿體系的典型配方性能參數見表5-4。
表5-4低固相和無固相泥漿體系的典型配方和性能參數
該泥漿體系潤滑性好，懸浮攜帶巖粉能力強(鉆桿在孔內斷鉆數十小時後無鉆埋現象)，繩索取心鉆桿內壁結垢少，抗溫性能好。鉆3000米深的孔(孔底溫度為90 ~ 100℃)，未發現泥漿降解。已在安徽霍邱鐵礦、金寨沙坪溝鉬礦、壽縣正陽關鐵礦、華南杜愚-贛縣礦集區科學鉆探NLSD 1孔和華東廬樅盆地LZSD-1孔使用，取得良好效果。