煤田地质与勘探

作者：李之军, 朱茂, 智晶子, 韩毅, 陈俊秀, 赵淦,

关键词：破碎地层, 井壁稳定, 微生物诱导碳酸钙沉淀, 巴氏芽孢杆菌, 无固相钻井液, 固壁机理,

钻探过程中，常遇到破碎性地层，容易发生井壁失稳而诱发井下复杂事故。增强破碎块之间的胶结力，提升井壁围岩力学强度，是解决该类地层井壁失稳的有效途径之一,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术为实现这一途径提供了很好的借鉴。为此，通过实验研究，分析了巴氏芽孢杆菌在无固相钻井液体系中的生长情况，得到适合巴氏芽孢杆菌生长的无固相钻井液，由此构建微生物无固相钻井液体系。利用岩心浸泡实验和扫描电镜(SEM)分析方法，探讨了微生物无固相钻井液体系的固壁效果及其作用机理。结果表明：巴氏芽孢杆菌在由植物胶、聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)组成且含有培养基的无固相钻井液中的生长情况最好，经过24 h的生长，600 nm波长处的吸光值(OD600)达到1.54。故确定微生物无固相钻井液体系的配方为：0.1%植物胶+0.1%PAM+0.1%CMC+巴氏芽孢杆菌(OD600=0.8)+0.25%氯化钠+1%尿素+0.75%酪蛋白胨+0.25%大豆蛋白胨。在微生物无固相钻井液体系中添加钙源，可以获得更好的固壁效果，固结后试样的抗压强度达到0.183 MPa。该体系的固壁机理是微生物在松散颗粒间诱导生成碳酸钙晶体，填充于孔隙中，增强了松散颗粒间的胶结力，使原本松散的碎石土形成整体，从而发挥固壁作用。

来源：2023年第4期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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