一種新型的微生物無固相鉆井液體系

  鉆探過程中，常遇到破碎性地層，容易發(fā)生井壁失穩(wěn)而誘發(fā)井下復(fù)雜事故。增強(qiáng)破碎塊之間的膠結(jié)力，提升井壁圍巖力學(xué)強(qiáng)度，是解決該類地層井壁失穩(wěn)的有效途徑之一，微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀(MICP)技術(shù)為實(shí)現(xiàn)這一途徑提供了很好的借鑒。

為此，通過實(shí)驗(yàn)研究，分析了巴氏芽孢桿菌在無固相鉆井液體系中的生長(zhǎng)情況，得到適合巴氏芽孢桿菌生長(zhǎng)的無固相鉆井液，由此構(gòu)建微生物無固相鉆井液體系。

利用巖心浸泡實(shí)驗(yàn)和掃描電鏡(SEM)分析方法，探討了微生物無固相鉆井液體系的固壁效果及其作用機(jī)理。結(jié)果表明：巴氏芽孢桿菌在由植物膠、聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纖維素鈉(CMC)組成且含有培養(yǎng)基的無固相鉆井液中的生長(zhǎng)情況最好，經(jīng)過24 h的生長(zhǎng)，600nm波長(zhǎng)處的吸光值(OD600)達(dá)到1.54。

故確定微生物無固相鉆井液體系的配方為：
0.1%植物膠+0.1%PAM+0.1%CMC+巴氏芽孢桿菌(OD600=0.8)+0.25%氯化鈉+1%尿素+0.75%酪蛋白胨+0.25%大豆蛋白胨。

在微生物無固相鉆井液體系中添加鈣源，可以獲得更好的固壁效果，固結(jié)后試樣的抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.183 MPa。該體系的固壁機(jī)理是微生物在松散顆粒間誘導(dǎo)生成碳酸鈣晶體，填充于孔隙中，增強(qiáng)了松散顆粒間的膠結(jié)力，使原本松散的碎石土形成整體，從而發(fā)揮固壁作用。