地层自然造浆问题从人类开始钻进粘土性地层就产生了,但对其应用研究的参数的定性和定量的确定是一个很困难的事情,尤其是在地层变化比较大的粘性岩土地层。但在粘土地层中钻进时想要完全抑制钻屑自然造浆是不可能的,而且采用添加抑制剂费用又高,所以在可造浆的粘土地层建议采用地层自然造浆。采用地层自然造浆的最大矛盾就是:如果是可自然造浆的粘土地层,则一般都为水敏性地层。对这水敏性地层,一方面要用其碎屑来造浆,必然要求循环泥浆中水的活度相对要大一些,可以使地层岩屑水化分散成为泥浆的有效固相成分；另一方面,一般在水敏性地层钻进,其孔壁稳定性问题是个很重要的问题,通常要求泥浆中水的活度要小,水不易向井壁渗漏水化井壁和冲刷井壁,保护井壁的稳定性。要解决这一主要矛盾,循环钻进的泥浆必须要同时达到一下两个方面:①泥浆可以使钻屑随着不断的循环钻进逐渐较充分的水化分散；②泥浆在井壁上能够形成薄而致密,并且柔韧的泥皮。　　 在沉积地层中钻进或多或少都存在粘土侵入钻井液,使其性能变坏的问题。而采用地层自然造浆不但解决了粘土侵的问题,同时把粘土侵变废为宝、变害为利。本文分析苏巷ZK012普查钻孔的地层资料,并通过岩芯样的X-衍射矿物分析、膨胀量实验、模拟岩心抗压实验以及现场试验应用等得出地层自然造浆的可行性和可操作性。本文通过大量的调研,结合工程现场使用测控试验和同步室内试验,对泥浆进行了设计和现场应用及调控,研制出了一套适合苏巷ZK012钻孔的地层自然造浆泥浆配方体系,该泥浆比重为1.32 g/cm3、漏斗粘度40.6s、失水量5.6ml/30min、含砂量0.9％。该泥浆体系不仅可以完全采用地层进行自然造浆,而且泥浆能够在井壁形成非常好的泥皮,保证了孔壁的稳定,提高钻进效率的同时也降低了钻进成本。同时还要强调一点,要使地层自然造浆泥浆性能良好保持,现场固控设备的配合使用是必不可少的。　　 本文通过对可造浆地层的分析,地层自然造浆的现场应用、现场实验和室内试验,得到以下结论和认识:　　 1.利用粘性土地层的岩屑和该地层区域的水自然造浆,由于所形成的泥浆中物质元素与地层正好匹配,所以一般不会发生化学反应,泥浆性能比较好控制和调配；而采用其他的膨润土配制的泥浆,在粘性地层中钻进,粘土岩屑容易侵入泥浆,由于地层粘土中的元素与泥浆中的不一致有时差别很大的情况下,就会发生一些难以预料的化学反应,从而加大泥浆性能控制的难度,同时也会耗费很多材料,加大钻进成本。　　 2.在一定的钻进条件下地层自然造浆必须有客观条件,如113mm的取芯孔径中钻进地层土中蒙脱石含量必须达到15％,同时地层土要有一定的膨胀性但水化膨胀需要一定的时间,如在苏巷ZK012钻孔一中典型泥岩膨胀试验数据显示,其在水中浸泡三小时后膨胀量可达到0.15mm,而且三小时前膨胀量很小,在三小时附近时才很明显的膨胀,这也为井壁在被远远水化膨胀之前泥浆在井壁形成致密的泥皮有了保障,因为试验室中在0.69MP压力下七分半钟后就可形成很好的泥皮。　　 3.在粘土地层自然造浆时一定要注意孔壁稳定的问题,要尽量避免因地层自然造浆引起的孔壁坍塌,所以通常要加入一定量的降失水剂(如低粘CMC、聚丙烯腈),最好保证泥浆失水量小于8ml/30min,尽可能的使少量的自由水进入到孔壁地层岩土体中,降低其被水化分散的性能,达到到保护孔壁的作用。　　 4.地层自然造浆时选用的同一类型的不同品种的添加剂也会影响泥浆的性能,苏巷ZK012钻孔现场钻进时,采用聚丙烯腈降失水的效果要比低粘CMC好,所以正对不同的地层最好可以通过试验选择不同的添加剂,保证良好的泥浆性能。　　 本文的创新点在于:对地层自然造浆进行了系统的分析,初步得出地层自然造浆地层土中蒙脱石含量、失水量、膨胀量和地层抗压强度等参数数据:根据工程现场钻进情况,并结合现场试验和室内试验,配制出了针对苏巷地区粘土地层利用地层自然造浆的泥浆体系,该泥浆体系主要材料为岩屑、低粘CMC、聚丙烯腈,这套泥浆体系在实际工程中得到应用,并且起到了良好的钻进效果和经济效益。