泥浆配比资料
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法方的配置泥浆旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术,特别是在旋挖钻孔期间,在复杂地层地段施工中,为了确保施工质量,要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。
在好的地层段施工(如在黄粘土层地段)进行旋挖钻孔施工可采用清水成孔作业或干成孔作业即成本低而且施工效率高。
在特殊地层段施工如砂层(粗砂层和细砂层)、粉砂层、砂岩层、粉质土层、流砂层等等时,工地开工之前都要进行大量膨润土采购进行先期泥浆调制。
在使用过程中,还要继续不断地进行泥浆制作,若是遇到含沙量大,砂砾石及流砂的地层施工,这就要求现场管理工人员必须具有良好尽业素质及丰富的施工经验。
本文只针对旋挖钻机钻孔泥浆和不同而选用不同地层情况进行论述。
一、旋挖钻孔灌注桩护壁泥浆分类通常情况下,在施工现场大多是通过人工利用搅拌机械进行膨润土泥浆制造,造浆时灰尘弥漫,不但污染环境且对人身也有一定伤害,所消耗膨润土最少也得用几十吨甚至上百吨,既是用量这么大但护壁效果还是不理想,孔内沉渣量大,普通地层孔内沉渣量也在米是很常见。
2~3膨润土分为钠基土、钙基土和锂基土三种。
前两者质量较好,大量用于旋挖钻孔泥浆配制和炼钢铸造中。
虽然膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。
但对地层适应性较差。
实例:2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工,该地段为粘土层和泥岩层地质,该施工单位当时选用钠基土按1000kg 水:20kg土:8kg碱的配比量进行进场造浆,添加碳酸钠(Na2CO3)进行孔内护壁,受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时,甚至7~10小时才能进行砼灌注,在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范围内方可灌注。
由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落,使砼灌注超方大,万元。
完工后直接造成经济损失25目前市面上的造浆材料很多,但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍,其理论﹪,较差~5﹪3的水,对粘质土地层用量可降低100L㎏的膨润土可掺8﹪,即8用量:为的膨润土用量为水的12﹪左右。
喀斯特地貌钻孔灌注桩泥浆调配施工技术摘要:以复杂的喀斯特地貌岩溶地区钻孔灌注桩施工为背景,介绍了喀斯特地貌下影响钻孔灌注桩成孔与成桩因素中泥浆配备的影响,分析了影响泥浆质量的相关因素,总结了泥浆的材料、配合比及施工要点。
关键词:喀斯特地貌;岩溶;钻孔灌注桩;泥浆;施工技术1、泥浆的主要性能指标钻孔灌注桩的泥浆性能主要有泥浆比重、粘度、含砂率、静切力、胶体率、失水率和稳定性。
(1)比重泥浆的比重是指泥浆与4℃ 时与水的重量之比,一般不大于1:15为宜。
泥浆的比重越大,对孔壁的静压力就越大,对孔壁的稳定性越有利。
泥浆比重的大小决定于泥浆中固相含量和固相的比重,其次与泥浆液中可溶性盐的数量有关。
但是泥浆比重过大,其失水量也越大,孔壁泥皮增厚,加大钻具的磨损,加大清孔、灌注砼的难度,降低钻进速度,比重过小......。
(2)粘度泥浆粘度是泥浆流变性主要指标,指单位面积上的切向力与产生的形变之比。
泥浆的粘度越大,悬浮钻渣的能力越强,护壁的能力也越强,泥浆产生的孔壁泥皮厚,孔壁稳定,但易粘结钻头,影响钻进速度,增加泥浆净化难度。
(3)含砂率泥浆含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比。
当含砂率大时,会降低粘度,增加沉淀,容易磨损泥浆泵和钻具,易造成埋钻、卡钻事故。
(4)静切力反映泥浆在静止状态时,内部凝胶网状结构的强度。
静切力以希腊字母θ表示,法定计量单位为帕(Pa)。
静切力的大小决定于单位体积内流体中结构链的数目与单个结构链的强度。
流体内部结构序列逐渐趋向稳定,结构发育趋向完善,静切力也增大。
因此,衡量凝胶强度增长的快慢,规定静切力必须测两次,按API标准规定是测量静止10秒和10分的静切力,分别称为初切力和终切力。
静切力的大小,反应了悬浮岩粉的能力。
特别是加重泥浆,加重剂重晶石等的密度大,一旦泥浆泵停止工作,冲洗液循环中断时,泥浆中粗的岩屑颗粒很快下沉而造成孔内埋钻事故。
因此静切力应保持一定的数值。
桩的20%泥浆桩基是建筑工程中重要的基础结构,而在桩基施工过程中,泥浆起着至关重要的作用。
泥浆可以提供支撑和保护桩基,确保桩基的稳定性和可靠性。
在泥浆中,所含的成分和比例对桩基的工作性能有着重要影响。
本文将探讨桩的20%泥浆的特性,及其在桩基施工中的应用。
一、概述桩的20%泥浆是指泥浆中固体颗粒的体积占比为20%。
泥浆主要由水、固体颗粒和添加剂组成,其中固体颗粒的含量就是泥浆的浓度。
浓度为20%的泥浆通常具有一定的粘稠度和黏性,能够有效地支撑和保护桩基。
二、桩的20%泥浆的特性1. 浓度适中:20%的泥浆浓度不太高也不太低,既能提供良好的支撑作用,又能保持一定的流动性,便于施工操作和泥浆的灌入。
2. 粘稠度合理:泥浆的粘稠度取决于固体颗粒的浓度和颗粒的大小。
20%的泥浆粘稠度适中,能够形成均匀稠浆,有效地固化和支撑桩基。
3. 抗水化性能好:泥浆中的添加剂可以有效防止水分的渗透和泥浆的水化反应,提高泥浆的稳定性和抗水化性能,保护桩基的稳定性。
4. 抗冲刷能力强:20%泥浆能够有效抵御水流对桩基的冲刷,减小桩基的损失,增加桩基的承载能力。
5. 良好的润滑性:泥浆能够减小桩机与桩身之间的摩擦,提高施工效率和减少能耗。
三、桩的20%泥浆在桩基施工中的应用1. 桩浆注入:将20%泥浆注入桩孔中,形成支撑作用,保护桩身免受外界环境的影响和侵蚀,提高桩基的稳定性。
2. 桩基灌注:在桩基灌注过程中,20%泥浆可以填充桩与孔壁之间的空隙,形成良好的结合,增加桩基的强度和稳定性。
3. 增强桩基承载力:20%泥浆能够提高桩基的承载力,通过形成均匀稠浆,减少桩基的变形和沉降,提高桩基的稳定性和可靠性。
4. 防止孔壁塌方:20%泥浆通过填充桩孔空隙,增加地基的支撑力,防止孔壁的塌方,减少施工事故的发生。
5. 减少环境污染:20%泥浆能够有效阻止土壤中的有害物质渗入地下水,减少对环境的污染。
四、总结桩的20%泥浆在桩基施工中具有重要作用。
水泥浆的配比水泥浆的配比取决于具体的应用和工程要求,不同的用途和条件可能需要不同的水泥浆比例。
以下是一般用途下水泥浆的一般配比和注意事项:通用的水泥浆配比:1. 水泥:通常使用普通硅酸盐水泥,其配比可能在5:1至3:1的水泥与水的比例范围内,即5部水泥混合1部水到3部水。
2. 水:添加的水量要足够使混合物形成均匀的浆状物质。
水的品质也很重要,应该是清洁的、无污染的水。
钻井泥浆的配比:在钻井工程中,水泥浆还可能包含其他添加剂,以适应地层的特殊需求。
例如,防止漏失的要求可能需要增加特殊的添加剂。
1. 悬浮剂:添加剂可以使水泥浆保持悬浮状态,以防止沉淀和分层。
2. 抗塌剂:针对不同类型的地层,可能需要添加抗塌剂,以防止井壁塌陷。
3. 降凝剂:对于需要加速水泥浆凝固的情况,可能添加降凝剂。
砂浆和混凝土的配比:1. 砂:混凝土或砂浆中的砂与水泥的比例通常在2:1至3:1之间。
2. 骨料:对于混凝土,骨料(如碎石、碎砖)的添加也是必要的,其比例通常在3:1至5:1。
3. 添加剂:可以根据具体需求添加空气掺合剂、减水剂等。
注意事项:1. 粉末和水的混合:混合水泥和水时,应确保充分搅拌,以防止团块的形成。
2. 试验配比:在进行实际施工之前,建议进行小规模的试验,以确定最佳的水泥浆配比。
3. 环境因素:考虑施工环境的温度、湿度等因素,它们可能会影响水泥的凝固和强度发展。
4. 遵循标准:在具体工程中,应根据当地或国家的相关标准和规范,以确保水泥浆的性能和质量符合要求。
需要强调的是,不同的工程可能需要不同的水泥浆配比,因此在具体工程中最好咨询结构工程师或相关专业人员的建议。
泥浆的配置方法旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术,特别是在旋挖钻孔期间,在复杂地层地段施工中,为了确保施工质量,要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。
在好的地层段施工〔如在黄粘土层地段〕进行旋挖钻孔施工可采用清水成孔作业或干成孔作业即成本低而且施工效率高。
在特殊地层段施工如砂层〔粗砂层和细砂层〕、粉砂层、砂岩层、粉质土层、流砂层等等时,工地开工之前都要进行大量膨润土采购进行先期泥浆调制。
在使用过程中,还要继续不断地进行泥浆制作,假设是遇到含沙量大,砂砾石及流砂的地层施工,这就要求现场管理工人员必须具有良好尽业素质及丰富的施工经验。
本文只针对旋挖钻机钻孔泥浆和不同而选用不同地层情况进行论述。
一、旋挖钻孔灌注桩护壁泥浆分类通常情况下,在施工现场大多是通过人工利用搅拌机械进行膨润土泥浆制造,造浆时灰尘弥漫,不但污染环境且对人身也有一定伤害,所消耗膨润土最少也得用几十吨甚至上百吨,既是用量这么大但护壁效果还是不理想,孔内沉渣量大,普通地层孔内沉渣量也在2~3米是很常见。
膨润土分为钠基土、钙基土和锂基土三种。
前两者质量较好,大量用于旋挖钻孔泥浆配制和炼钢铸造中。
虽然膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。
但对地层适应性较差。
实例:2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工,该地段为粘土层和泥岩层地质,该施工单位当时选用钠基土按1000kg水:20kg土:8kg 碱的配比量进行进场造浆,添加碳酸钠〔Na2CO3〕进行孔内护壁,受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时,甚至7~10小时才能进行砼灌注,在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范围内方可灌注。
由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落,使砼灌注超方大,完工后直接造成经济损失25万元。
目前市面上的造浆材料很多,但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍,其理论用量:为8﹪,即8㎏的膨润土可掺100L的水,对粘质土地层用量可降低3﹪~5﹪,较差的膨润土用量为水的12﹪左右。
沙质地层在全国广泛分布,在河流及河流两岸地区分布最多。
以下举例说明典型沙质地层特征及分类。
1、纯沙质地层:沙质地层含沙量90%以上,如辽河、南昌红谷开发区。
沙中不含泥质,沙直接可用作建筑材料。
2、沙质粉土地层:黄河下游地区,从洛阳、郑州、开封、濮阳、滨州至东营。
广泛分布,而且分布均匀。
上部粉土含沙,下部是细沙、粉细沙含粉土。
3、细沙粉细沙地层:细沙粉细沙在水位以下被扰动后流动,常称流沙,在地震作用下液化。
以长江中下游地区广泛分布,武汉市汉口地区,上海崇明岛,上海市长江河古河道带,钱塘出海口杭州市地区,马颊河中下游地区。
4、粗沙中粗沙及沙卵石地层:广泛分布于长江中上游及各支流地区,如湘江、资水、乌江、嘉陵江、涪江、沱江、泯江流域。
成都平原地区上部为沙质粘土地层,中部为粗沙中粗沙地层,下部为沙卵石地层。
5、含泥质重的沙质地层:珠江三角洲地区,沙层中均含泥质,沙中含泥质量20%-95%,贑江上的南昌开发区沙质地层,沙层中含红黄色泥质15%-40%,远看似黄土,近看才是沙。
砾粒粗沙地层:常见山间小平原地区,河流发源地区,沙粒被洪水搬运距离短,沙粒粒径1-6毫米,沙粒棱角。
浙江永康地区,安吉地区,江西修水地区有分布。
砾粒粗沙地层往往伴有砾石或卵石,或者下部是沙砾卵石层。
6、石英沙地层:石英沙地层常见于原始花岗岩风化地层,花岗岩地区冲洪积地层。
石英沙属于砾粒沙、粗沙、中粗沙,含沙量5%-85%。
深圳、惠阳、福州,厦门地区分布较多。
7、粉土地层:粉质粘土地层常见于甘肃兰州市,陕西西安市地区。
这些粉质土由风从新疆、甘肃西北部搬运而至。
粉土地层干固,吸水量大,消耗泥浆量多,返浆率低,钻孔干固,孔内残留大量的钻屑泥土。
8、戈壁滩中沙质粉土地层:新疆的塔里木、吐鲁番、准葛尔盆地,沙漠地区拥有大量戈壁滩,在戈壁滩残留沙质粉土地层,阿克苏市、吐鲁番市、库车市、石河子市部分地区。
沙质地层对钻孔铺管不良特性:⑴沙质地层结构松散,成孔困难,易坍孔,地层下沉,路面裂缝下陷。
PHP泥浆制备参考说明1.PHP泥浆材料与准备1-1制浆设备的准备(1)膨润土储存、堆放房间及场地;(2)泥浆搅拌机及池旁高压水流自循环拌制泥浆机;(3)浓、淡两种基浆储存池;(4)基浆进出口各种管道、龙头、阀门的安装到位。
材料准备1-2:PHP泥浆材料:PHP泥浆由膨润土、Na2CO3、CMC和PAM(水解品称PHP)等4种主要原料组成。
各种材料的作用和掺入比例如下:(1)膨润土。
为泥浆胶体质的主要来源,分钠质(如南京、山东出产)和钙质(如湖南、福建生产)两类。
钠质膨润土泥皮薄,稳定性好和造浆率高,所以优先选择钠质膨润土。
膨润土掺量为泥浆体积6%~8%。
即100m3泥浆需用6~8t膨润土。
(2)纯碱。
主要作用是增大pH值,使粘土颗粒进行分散,并增加表面负电荷,来吸附带正电荷的钻屑,使泥浆悬浮钻屑效能更好,因此回流孔内泥浆pH值应稍高一些,纯碱掺量为泥浆体积的0.3%~0.5%,即100m3泥浆需用碱300~500kg。
(3)羟甲基纤维素(CMC)。
可提高泥浆的粘度,具有使土壁表面形成化学膜泥皮和降低失水量的功能。
它常作为膨润土基浆的改性剂,掺用量为泥浆体积的0.05%~0.1%,即100m3泥浆需用50~100kg。
(4)聚丙烯酰胺(PHP)。
其突出功能是使泥浆具有触变性,保持不分散、低固相、高粘度的优质性能。
其掺用量为泥浆体积的0.003%左右,即100m3泥浆需用3kg。
3.配制基浆膨润土泥粉和水不能在自然状态下混合成泥浆,必须通过强劲的搅动才能形成胶体。
膨润土经制浆机拌和后注入池中,还要用高压水泵(或水枪)自吸反喷多次循环才能形成均质泥浆。
3-1 基浆配比(参考配比)基浆是以膨润土为主的浆液。
每立方米基液中,商品膨润土58 g,水968 g,Na2CO3 3.194 g,PAM 0.484 g。
3-2 基浆的制作。
按基浆参考配比,先将一定量的水加入造浆机中,再按比例加入膨润土,拌制30 min,使膨润土颗粒充分分散,再按比例加入Na2CO3进行充分搅拌制成基浆。
泥浆配比资料 Prepared on 22 November 2020饶秋生申金生(中国建筑技术集团有限公司郑州分公司,郑州450053)摘要:水平定向穿越对不同地质情况施工中,泥浆配置工作对穿越成功起到至关重要的作用。
本文通过在不同地质中的施工经验,总结一些提供给同行,共同学习。
关键词:水平定向钻进、泥浆配置水平定向钻进已广泛应用于市政、通信中管线穿越。
施工的孔径越来越大,穿越长度越来越长,钻越不同地质的情况也越来越多。
钻进中的成孔率和孔洞的稳定性对泥浆的配置质量要求越来越高。
本文对水平钻进中泥浆配置的适应性作详细分析。
1泥浆的分类及性能分类中国膨润土矿资源非常丰富,既有钙基膨润土,又有钠基膨润土,此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。
膨润土(Bentonite)又称膨土岩等,是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。
蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物,其化学式为Nax(H2O)4{(Al2~xMg0.)[Si4O10](OH)2}。
由于蒙脱石层间水和层间可交换阳离子存在,按蒙脱石所含可交换阳离子种类、含量和结晶化学性质等,可将膨润土划分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱性土)和天然漂白土(酸性土)三种。
其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。
碱性土的主要交换阳离子为Na+(和K+),碱性系数大于或等于1,碱性土主要交换阳离子为Ca2+、Na+或Ca2+、Mg2+等,碱性系数小于1,酸性土主要交换阳离子为H+(Al3+)。
性能1)物理性质膨润土一般为白色,淡黄,因其含铁量不同又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等色。
膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。
2)化学组成膨润土的主要化学组分是二氧化硅(SiO2),三氧化二铝(Al2O3)和水(H2O)。
氧化铁和氧化镁含量有时也较高,钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。
膨润土中的Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。
3)理化性能膨润土具有极强的吸湿性,吸水后膨胀,膨胀数可达30倍。
在水介质中能分散呈胶体悬浮液,这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。
它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。
有较强的阳离子交换能力。
对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量可达5倍于它的重量,具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。
膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。
一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。
主要表现在:吸水速度慢,但吸水率和膨胀倍数大;阳离子交换量高;在水介质中分散性好,胶质价高;它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好,PH值高;热稳定性好;有较高的可塑性和较强的粘结性;热湿拉强度和干压强度高。
所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。
2泥浆的检验方法测量泥浆密度的仪器目前用得最多的是密度秤。
测量时,将泥浆装满于泥浆杯中,加盖后使多余的泥浆从杯盖中心孔溢出。
擦干泥浆杯表面后,将杠杆放在支架上(主刀口坐在主刀垫上)。
移动游码,使杠杆成水平状态(水平泡位于中央)。
读出游码左侧的刻度,即为泥浆的密度值。
测量泥浆密度前,先用清水对仪器进行校正。
如读数不在处,可用增减装在杠杆右端小盒中的金属颗粒来调节。
泥浆的密度是指泥浆的重量与规定体积水的重量之比。
施工中现场测定的泥浆密度的大小主要取决于泥浆中造浆粘土重量和钻屑重量之和。
在有外加剂等其他物质加入的时候,外加剂等的重量也须计入。
3泥浆在不同地质条件下的应用及其影响在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进,由于颗粒之间缺乏胶结,钻进时孔壁很容易坍塌,故成孔的难度很大。
对于这类地层用泥浆护壁,解决问题的关键是增加孔壁颗粒之间的胶结力。
粘性较大的泥浆适当渗入孔壁地层中,可以明显增强砂、砾之间的胶结力,以此使孔壁的稳定性增强。
提高泥浆粘度,主要通过使用高分散度泥浆(细分散泥浆)、增加泥浆中的粘土含量、加入有机或无机增粘剂等措施来实现。
细分散泥浆是含盐量小于1%,含钙量小于120ppm,不含抑制性高聚物的分散型泥浆。
其组成除粘土、Na2CO3和水外,为了满足钻孔需要,往往加有提粘剂、降失水剂和防絮凝剂(稀释剂)。
依所加处理剂的不同,可有不同种类,如钠羧甲基纤维素泥浆、铁铬盐泥浆、木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆等。
用较高粘度的细分散泥浆在砂、砾层中钻进的成功工程很多,包括在流砂地层中钻进。
泥浆对钻速的影响随着泥浆密度的增加,钻速下降,特别是泥浆密度大于~cm3时,钻速下降尤为明显。
泥浆的密度相同,粘度愈高则钻速愈低。
泥浆中含砂量对钻进的影响泥浆中的岩屑含量会给钻进造成很大的危害。
使孔内净化不好而引起下钻阻卡,而且可能引起抽吸,压力激动等,造成漏失或井塌。
砂的含量高,孔内沉淀厚。
造成孔壁水化崩塌,而且易引起泥皮脱落造成孔内事故。
同时泥沙含量高,对管材、钻头、水泵缸套、活塞拉杆磨损大,使用寿命短。
因此,在保证地层压力平衡的前提下,应尽量降低泥浆密度和含砂量。
在软土地层中泥浆的密度在软土地层中,泥浆密度过小或钻进速度过快,都将导致塌孔现象。
通常在此土层中泥浆密度保持到cm3会更好。
4常见泥浆的配方实例工程中泥浆种类繁多,但根据其化学成分可归类为以下几种,其配比方法如下:(钠羧甲基纤维素)泥浆该泥浆为最普通的提粘型泥浆,Na-CMC起进一步提粘和降失水作用。
配方为:优质造浆粘土150~200g,水1000ml,纯碱5~10Kg,Na-CMC6kg左右。
泥浆性能为:密度~cm3,粘度25~35s,失水量小于12ml/30min,pH值约。
铁铬盐-Na-CMC泥浆该泥浆提粘且稳定性较强,铁铬盐起防絮凝(稀释)作用。
配方为:粘土200g,水1000ml,纯碱液50%浓度加量约20%,铁铬盐溶液浓度20%加量%,%。
泥浆性能为:密度cm3,粘度25s,失水量12ml/30min,pH值9。
木质素磺酸盐泥浆木质素磺酸盐取材于亚硫酸纸浆废液,一般与煤碱剂配合使用,在提粘的基础上解决泥浆的防絮凝和降失水。
配方为1m3泥浆用粘土100~200kg,亚硫酸纸浆废液30~40kg,煤碱剂10~20kg,NaOH5~10kg,消泡剂5~10kg,水900~1000L。
泥浆性能为:密度~cm3,漏斗粘度18~40s,失水量5~10ml/30min,在钻进过程中为进一步降失水可升加~。
腐植酸泥浆腐植酸泥浆是用煤碱剂或腐植酸钠做稳定剂的,它可以与其他处理剂如Na-CMC等配合使用,制备腐植酸泥浆的配方是1m3泥浆中加150~200kg煤碱剂(干量),3~5kgNa2CO3,900~1000L水。
泥浆性能:密度~cm3,失水量4~10ml/30min,pH值9。
5结语在水平钻进施工过程中,正确适当的泥浆的配置对穿越起决定性作用。
而选用不同密度的泥浆要视具体地质情况而定。
水平定向钻进泥浆配方的研究1前言水平定向钻进泥浆配方的研究是管理局2003年重大科技项目“大口径长输管道穿越施工技术研究”中的重要组成部分。
我国在水平定向钻进的施工中所应用的泥浆是由膨润土单组份组成的,存在易产生被钻的孔洞塌方、卡钻问题,造成水平定向钻进的失败。
针对钻进中的失败原因,借鉴石油工业的钻井泥浆技术,结合多变的地表土壤情况和现场施工经验,研制了水平定向钻进泥浆配方。
本文作者作为本项目的承担者,对该项目进行了研究,现将项目中水平定向钻进泥浆配方研究取得的技术成果进行介绍,供大家进行交流。
2功能设计在水平定向钻进施工中,人们把泥浆比作钻进的血液,泥浆停止循环时,钻进工作就不能继续进行。
随着泥浆技术水平的提高,人们对于泥浆的作用和意义的认识也逐步提高。
泥浆的作用和地位更加突出,泥浆也更加受到普遍的重视。
泥浆的主要功能:一是携带和悬浮钻屑。
这是泥浆的一个基本功能,就是要把钻头(扩孔钻)破碎的岩(土)屑从孔洞中带出孔眼,保持孔洞净化。
其二、稳定孔壁。
孔壁稳定、规则是优质快速钻进的重要基础条件,也是泥浆技术措施的基本立足点。
其三、冷却和冲洗钻头,清扫孔中(底)岩(土)屑。
还有泥浆比重能在比较大的范围内调节,以建立与地层压力相平衡的液柱压力,防止漏、塌、卡等地下复杂情况。
总之,应根据每一次钻进的各个阶段的地层特点,结构、钻进措施等具体条件,正确选择泥浆类型,决定相应的合理的泥浆措施,达到优质快速钻进的目的。
3泥浆配方(1)泥浆类型的选择目前,泥浆基本类型有:水基泥浆、油基泥浆和气基泥浆。
水基泥浆以水为分散介质,其基本组分是黏土、水和化学处理剂;油基泥浆由柴油(或原油)和沥青(或有机般土)及有关处理剂配成;气基泥浆气体的来源于化学法产生,流体是由气、液两相或气、液、固三相组成。
根据我们现有的钻机性能和我国的地质条件,选择以水为分散介质,由粘土、水和化学处理剂基本组分的水基泥浆。
(2)泥浆的组成①粘土(膨润土)水平定向钻进泥浆中的粘土主要由很细(2微米以下)的粘土矿物颗粒组成。
它们主要含氧化硅、氧化铝和水,还有少量的铁、碱金属和碱土金属,粘土矿物的化学成分是含水铝硅酸盐。
粘土矿物的种类很多,常见的和对泥浆工艺较为重要的只有四种:高岭石、伊利石、蒙脱石和海泡石。
水平定向钻进泥浆中的粘土是以蒙脱石为主的膨润土(又称粘土)。
②化学处理剂为了保证水平定向钻进泥浆的稳定性和提高泥浆的各种工艺性能,以适应各种情况下的钻进要求,泥浆中使用着各种各样的化学处理剂(泥浆添加剂)。
水平定向钻进泥浆常用的化学处理剂(泥浆添加剂)有:A.纯碱;B.防塌剂;C.降失水剂;D.润滑剂;E.表面活性剂;F.增粘剂;A.纯碱碳酸钠(Na2CO3),又叫苏打。
纯碱在水中容易电离和水解,在配制时加入从而有效地改善粘土的水化分散性能,因此加入适量纯碱可使泥浆的失水下降,粘度、切力增大。
b.防塌剂主要有:腐殖酸钾、沥青粉、磺化沥青粉、磺化酚醛树脂、煤碱液;c.沥青粉:具有两重性,可以用于水基钻井液中,能增加泥饼的润滑性,有防粘卡效应,能堵塞泥饼孔隙和调节泥饼中固相颗粒之间的粘结力,有降滤失量和防塌作用。
d.聚合物:我们使用的聚合物类为:聚丙烯酰胺(PAM);聚合物有絮凝、防塌、剪切三大作用。
e.降失水剂:降失水剂有:钠羧甲基纤维素(Na—CMC)CMC、聚丙烯腈;f.润滑剂:在水平定向钻进中使用的为极压润滑剂、聚氧乙烯、硬脂酸酯、CP-233磺化妥尔油沥青等。
由于润滑剂分子的亲水基吸附在金属或粘土的表面上,形成一层坚固的化学膜,使接触面之间的摩擦发生在亲油基之间,它提高了泥浆的润滑性,从而降低了摩擦力,减少钻具与泥浆的摩擦,可防止粘附性卡钻。
③水在十年前,HDD(水平定向钻进)在西方就成为了一项重要的技术。