第四讲 泡沫泥浆技术
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新型泡沫水泥浆的研究与应用摘要:由于泡沫水泥具有密度低、强度高防窜性能好等特点,多年来在国外得到了广泛的应用,它不仅适用于一般低压易漏地层,还适用于气层封固。
新型泡沫水泥浆的研制,旨在研究出一种氮气发气剂和稳泡剂以及与其相配套的水泥外加剂,使其其均匀地分散于水泥浆中而形成泡沫水泥浆。
本文记述了泡沫水泥的特点、制备方法、性能和固井工程设计,以及在长庆、南阳、辽河等油田的应用情况。
一、泡沫水泥的特点泡沫水泥的制备,通常采用物理充气(空气或N2)法和化学剂充气法。
泡沫水泥主要具有以下特点:1、密度低强度高泡沫水泥最突出的优点是密度低、强度高。
泡沫水泥之所以能在较低密度下仍能保持较高的抗压强度,主要是由于气体密度比其他减轻材料低得多。
实验表明,泡沫水泥密度最低可达0.42g/cm3。
当密度为1.0g/cm3时,其强度可达5Mpa以上,这是一般低密度水泥浆所不能达到的。
2、低失水对泡沫水泥而言,控制失水的添加剂与非充气水泥一样,但由于在泡沫水泥中,失水是在气泡周围进行的,液体离开浆体所需“走”的路径较长,失水就降低了。
3、适当的触变性由于泡沫水泥浆具有泡沫的特性,因此其具有一定的触变性。
4、防窜性好泡沫水泥浆在高压下可以变得几乎不可压缩。
这是由于真实气体的相对不可压缩性造成的,水泥浆开始稠化时,处于从液态向固态过渡,此时,可以部分地传递静液压力。
随着水泥水化的进行,静液压力随之减小,作用于地层的孔隙压力就会快速下降。
此时泡沫水泥浆中的气体可以有效地补偿孔隙压力的下降,从而压稳气层。
另外,由于泡沫水泥浆中含有稳泡剂,能够使侵入水泥浆体系中的气体乳化成微小的气泡稳定地存在于泡沫水泥中,与泡沫水泥形成一体,直至内外压力平衡。
二、室内研究泡沫水泥经过多年的研究和应用,不断发展和完善。
尤其是机械充气(N2或空气)法已在国外得到广泛应用,但是这种方法所需设备较多,工艺复杂,需要精心设计和计算机自动控制,难度和费用较高。
泡沫水泥浆固井技术前言油田常用的低密度水泥浆基本上可分为四类,即:1、用搬土控制自由水的搬土水泥浆,密度可控制在1.45g/cm3以下,但是这种水泥浆体系水灰比较高、抗压强度低,在使用上受到限制。
2、添加火山灰、硬沥青等低密度添加物的低密度水泥浆。
3、添加强度高、较低密度的漂珠配制漂珠水泥浆。
4、添加发泡剂和稳定剂,并充入空气或氮气的泡沫水泥浆。
从水泥本身讲,用提高水灰比的办法使水泥浆密度降到1.26g/cm3是非常不成功的。
1978年以后开始使用了两种新型的超低密度水泥浆,两者都以气体作为低密度的添加物,其中之一是气体充填于硬的、耐压空心漂珠内,有些空心漂珠水泥浆的密度比清水还低。
第二种是具有独特流变性能的泡沫水泥浆,这种剪切强度很高的水泥浆即使在很高的速度梯度下也可保持很好的流变性能,有利于提高水泥浆的顶替效率,这种新型材料的推广应用在地面建筑上已使用多年了。
一、泡沫水泥的基本性能1、性能稳定其气体能够均匀地分散在水泥浆中,不聚集,不上浮,形成的气泡保持相对稳定,满足固井要求。
2、抗压强度泡沫水泥在不控制失水的条件下,抗压强度较高;加入降失水剂后,失水控制较好,但强度降低较大。
在水力压裂作业时泡沫水泥的抗压强度虽低,但并不增加水泥环裂缝出现和发展的危险。
在套管试压和压裂作业时井内高压在水泥环处所产生的应力是拉应力,水泥环承受拉应力的能力主要取决于水泥机械性能(杨氏模量和波松比)及抗拉强度。
水泥石的抗压强度作用很小。
3、导热性水泥石的导热系数随水泥浆密度的降低而降低。
泡沫水泥的隔热性优于常规水泥。
4、可塑性泡沫水泥可塑性好,当套管承受压力时它可以变形,且不会像常规水泥那样出现破裂。
泡沫水泥的可塑性一般比普通水泥至少大一个数量级,而价格比纤维水泥要经济。
目前,泡沫水泥浆以其成本低、密度低、强度高、替浆泵压低、隔热性能好等优点日益受到人们的重视。
二、泡沫水泥的应用泡沫水泥可以解决一系列钻井时发生的问题,其中包括:1、对于普遍存在着的裸井眼段较长,而且存在漏层的深井套管来说,使用等于或小于钻井泥浆密度的泡沫水泥浆一次注水泥,较双级或多级注水泥经济而有效。
化学发泡式泡沫水泥浆稠化实验方法对比与分析化学发泡式泡沫水泥浆稠化实验方法对比与分析随着建筑业的飞速发展,水泥浆在工程中的应用越来越广泛。
而水泥浆的稳定度对于工程质量有着至关重要的影响。
化学发泡式泡沫水泥浆是一种常见的稳定水泥浆,其对于稳定度的要求也更高。
因此,本文将对化学发泡式泡沫水泥浆的稠化实验方法进行对比与分析,为工程应用提供可靠的依据。
一、实验方法1.1 辅助液体法辅助液体法是一种较为传统的稠化实验方法。
其主要是通过添加稠化剂,利用稠化剂与水泥浆物理作用而达到稠化浆体的目的,从而使水泥浆稳定性得到提升。
该方法的优点是操作简单,稳定性好。
但是,由于稠化剂成本较高,所以该方法不太适合大量生产。
1.2 化學发泡式泡沫水泥浆法化学发泡式泡沫水泥浆是一种常见的稳定水泥浆。
其主要原理是利用发泡剂与水泥浆物理作用,从而形成气泡而稠化浆体。
相比于辅助液体法,化学发泡式泡沫水泥浆法更为适用于大量生产。
二、实验结果在本文作者的实验中,两种方法均获得了稠化浆体。
但实验结果显示,辅助液体法所得到的稠化水泥浆体明显比化学发泡式泡沫水泥浆所得到的稠化水泥浆体要稳定。
这可归结于辅助液体法所添加的稠化剂是一种较为稳定的化学物质,直接与水泥浆相互作用,导致出现了正确、可控制的质量结果。
而化学发泡式泡沫水泥浆则是在发泡剂的帮助下,形成了许多细小的气泡,但这些气泡往往较不稳定。
因此,化学发泡式泡沫水泥浆在稳定性上比较辅助液体法有所劣势。
不过,这种稳定性的差距很小,只有当该差距对于工程项目的要求非常高时,才可能需要使用辅助液体法。
三、实验分析从实验结果来看,两种方法都可以实现水泥浆的稠化。
然而,稳定性上存在差异。
如果工程项目对于稳定性要求较高,那么就应该使用辅助液体法进行稠化。
而如果仅仅是常规的稳定要求,则应该使用化学发泡式泡沫水泥浆进行稠化。
同时根据生产成本,化学发泡式泡沫水泥浆更具有可行性。
因此,在实际生产过程中,应该结合工程要求,科学选择所需的水泥浆稠化方法。
泡沫轻质土施工方案
一、引言
在现代建筑领域,泡沫轻质土作为一种轻质、保温、隔热、吸音材料逐渐被广泛运用于建筑施工中。
本文将介绍泡沫轻质土施工的方案,包括施工准备、施工工艺和施工注意事项。
二、施工准备
1. 材料准备
•泡沫轻质土原料
•水泥
•水
•搅拌设备
•施工工具
2. 施工场地准备
•场地清洁
•平整场地
•安全通道设置
三、施工工艺
1. 配料
1.将泡沫轻质土原料与水按照一定比例混合搅拌均匀,直至形成均匀的
浆料。
2.加入适量的水泥,继续搅拌至浆料达到所需的流动性和粘附性。
2. 浇筑
1.将准备好的泡沫轻质土浆料倒入施工模具中,注意均匀浇注,避免出
现空鼓。
2.在浇筑过程中需要轻轻震动模具,有利于泡沫轻质土浆料的充分填充
和密实。
3. 养护
1.施工完成后,需要对泡沫轻质土进行养护,保持适宜湿润的环境,以
确保其正常固化和硬化。
2.养护时间一般为7-14天,视具体情况而定。
四、施工注意事项
1.施工现场必须保持通风良好,避免因泡沫轻质土挥发物对工人造成不
良影响。
2.在施工过程中要注意个人防护,避免泡沫轻质土浆料直接接触皮肤和
眼睛。
3.施工时需严格按照标准操作程序进行,确保施工质量。
4.施工完成后,清理施工现场,保持整洁。
五、结论
泡沫轻质土作为一种优秀的建筑材料,具有重量轻、保温隔热性能好的特点,在建筑施工中有着广泛的应用前景。
通过本文的介绍,希望能够对泡沫轻质土施工方案有所了解,为施工工作提供一定的指导和参考。
泡沫轻质土工法简介目录1 泡沫轻质土工法简介 (3)1.1 技术来源 (3)1.2 国内外应用现状 (3)1.3 泡沫轻质土工法基本原理 (3)1.4 施工设备、工艺及主要性能 (6)2 泡沫轻质土工法与常规工法的比较 (8)3 泡沫轻质土工法的适用工况 (8)1 泡沫轻质土工法简介1.1 技术来源根据《现浇泡沫轻质土技术规程》(CECS 249:2008,下称《规程》)的定义,泡沫轻质土是“用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫,与必须组分水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂按照一定的比例混合搅拌,并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料”。
对于类似材料,国内的叫法普遍为泡沫混凝土。
就硬化成型的过程而言,泡沫轻质土与泡沫混凝土并无本质区别。
《规程》之所以称“泡沫轻质土”,一方面沿用了国内“泡沫混凝土”中“泡沫”一词的普遍叫法,另一方面,其更大程度是用于替代填土,对其性能要求更侧重于满足替代常规填土,而不是作为混凝土来使用。
国内最早将这一技术应用于基础设施工程的是陈忠平博士于2002年开始的。
1.2 国内外应用现状上世纪七、八十年代,日本开始将泡沫轻质土大规模应用于替代填土的工程领域:1987年潢浜市内的公路桥维修工程中首次把泡沫轻质土作为填充材料来使用;次年作为道路工程的填土材料使用。
此后,随着施工设备及技术标准的不断完善,应用范围迅速扩大,并出版了相关的技术规范。
我国于2002年引进并发展了泡沫轻质土技术,目前已在包括北京奥运鸟巢、北京地铁奥运支线、京珠高速公路、汕头中山东路改造、广佛、佛开高速公路拓宽、河北沿海高速公路、广州亚运工程清河东路扩建改造等大量的基础设施建设工程中得到了成功的应用。
2008年11月,在陈忠平博士主导下,以广州大学、华鑫博越国际土木建筑工程技术(北京)有限公司为主编,完成了中国工程建设标准化协会标准《现浇泡沫轻质土技术规程》(CECS 249:2008),并于2009年3月出版、发布实施。
泡沫轻质混凝土施工的技巧与要点一、前期准备1.施工前需要进行充分的准备工作,包括清理施工现场、准备好所需材料和工具等。
2.确保施工现场的平整度符合要求,否则需要进行调整。
3.准备好所需的模板,确保其符合设计要求。
4.根据设计要求准备好配合比和原材料,并进行检测。
二、泡沫轻质混凝土施工技巧1.混凝土浇筑(1)在施工现场铺设好模板后,需要进行基础处理。
(2)将混凝土倒入模板中,注意控制倒料速度和浇筑高度,避免混凝土流动过快或过慢。
(3)在浇筑过程中,需要用振动棒进行振捣,确保混凝土密实。
(4)混凝土浇筑后,需要用塑料膜进行覆盖,保持湿润状态。
2.泡沫混合(1)根据配合比准备好所需的原材料。
(2)将泡沫和水按一定比例混合,并进行搅拌。
(3)将混合好的泡沫倒入混凝土中,注意搅拌速度和时间。
(4)将混合好的泡沫混凝土倒入模板中,注意控制倒料速度和浇筑高度。
(5)在浇筑过程中,需要用振动棒进行振捣,确保混凝土密实。
3.养护(1)混凝土浇筑后,需要用塑料膜进行覆盖,保持湿润状态,避免混凝土过早干燥。
(2)需要进行适当的养护,保持湿润状态,避免混凝土龟裂。
三、泡沫轻质混凝土施工要点1.控制配合比(1)泡沫轻质混凝土的配合比应该按照设计要求进行。
(2)需要对原材料进行检测,确保其质量符合要求。
2.控制混合时间(1)混合时间过短会导致泡沫不充分,混合不均匀。
(2)混合时间过长会导致泡沫消失,混合不均匀。
(3)混合时间应该控制在3-5分钟之间。
3.控制浇筑速度和高度(1)浇筑速度过快会导致混凝土流动不稳定,容易造成坍塌。
(2)浇筑高度过高会导致混凝土压力过大,容易造成模板变形。
4.控制振捣力度和时间(1)振捣力度过大会导致混凝土内部空气被挤出,导致密实度不足。
(2)振捣时间过长会导致混凝土过于紧密,影响泡沫轻质混凝土的轻质性能。
总之,泡沫轻质混凝土施工需要严格按照设计要求进行,并且需要掌握一定的技巧和要点。
在施工过程中需要注意控制配合比、混合时间、浇筑速度和高度、振捣力度和时间等关键因素,确保施工质量符合要求。
工艺管控泡沫水泥浆固井工艺在焦页197-4HF井应用黄志安王冰冰(中石化华东石油工程有限公司江苏钻井公司,江苏扬州225261)摘要:泡沫水泥固井是将发泡剂、稳泡剂等外加剂加入水泥浆中形成稳定的、细小而又相互独立的气泡。
从而降低水泥浆密度,解决低压易漏地层的固井漏失问题。
它具有密度低,强度高特点,是解决低压易漏地层固井及预防环空带压的一种行之有效的方法。
关健词:井漏;固井;泡沫水泥浆1基本情况1.1地层情况焦页197-4HF井位于重庆市南川区水江镇大顺村1组,构造位置:川东高陡褶皱带万县复向斜平桥背斜南部。
设计井深4934.56m。
1.2井身结构导管:Ф660.4×65.77m下入套管Ф473.1×65.77m;一开:Ф406.4mmx720m下入套管Ф339.7×719.07m;二开Ф311.2×2614m下入套管Ф244.5×2612m.1.3井径数据实测井径数据,720-2600m平均井径320.4mm,平均井径扩大率3%。
1.4复杂情况本井共发生21次漏失,其中失返性漏失14次。
且在2424m、2431.24m、2538.9m均发生失返性漏失,全井共漏失1773.84m3。
1.5承压情况该井在下套管前,用浓度22%的堵漏浆进行了全井承压。
配方:清水100m3+高效复合堵漏剂细5t+高效复合堵漏剂粗5t+随钻堵漏剂3t+核桃壳中粗3t+核桃壳细3t+超细碳酸钙2t+云母片2t+橡胶粒子2t承压结果:当量密度为1.53g/cm3。
2固井难点分析与措施2.1固井难点分析(1)封固段较长,井眼内岩屑难以循环干净。
(2)本井存在多处漏层,固井水泥浆密度大,静液柱压力高,漏失风险非常大。
(3)紊流顶替排量较大,施工排量难达到紊流顶替所需排量。
(4)斜井段岩屑不易清除干净,影响水泥胶结质量;套管柱在重力作用下不易居中。
(5)在固井过程中容易发生气侵。
(6)本井使用泡沫水泥浆体系,施工环节多,地面设备庞杂,压力高。
水泥发泡工艺技术水泥发泡工艺技术是一种利用水泥发泡剂制备轻质泡沫混凝土的工艺技术。
该技术以水泥和稳定性发泡剂为主要原料,通过发泡装置将空气注入到混凝土中,形成数量众多、均匀分布的小气泡,使混凝土具备轻质、保温、节能、防火等优良性能。
以下将详细介绍水泥发泡工艺技术的基本原理和应用。
水泥发泡工艺技术的基本原理是通过发泡剂使水泥糊体中的空气分布均匀,形成稳定的泡沫结构。
发泡剂通过物理或化学作用,引入空气和水泥糊体中,同时通过控制发泡剂的添加量和稳定性,使混凝土具备一定的空隙率和抗压强度。
该技术的应用领域非常广泛。
首先,水泥发泡工艺技术可用于建筑领域,生产轻质泡沫混凝土砖、板材和隔墙等,具备良好的保温、隔音和防火性能。
其次,该技术可用于道路和桥梁的填充工程,通过减轻结构重量,降低地基载荷和提高地基的稳定性。
此外,水泥发泡工艺技术还可用于污水处理等工业领域,由于泡沫混凝土具备较高的比表面积和开放式孔隙结构,能够提高污水处理效果。
水泥发泡工艺技术具备一定的工艺特点和操作要点。
首先,发泡剂的选择非常重要,常用的有生物泡沫剂、有机泡沫剂和无机泡沫剂,根据不同的工艺和需求进行选择。
其次,控制发泡剂的添加量和稳定性是关键,过量的发泡剂会导致泡沫结构不稳定,影响混凝土的性能。
再次,水泥发泡工艺技术要求混凝土的拌和均匀,通过搅拌来使发泡剂充分溶解和分散。
最后,在泡沫混凝土的成型过程中要注意保持一定的湿度,以利于泡沫混凝土的发泡和养护。
总之,水泥发泡工艺技术是一项高效、节能、环保的工艺技术。
通过合理的发泡剂选择和精确的工艺操作,可以生产出具有轻质、保温、隔音和防火等多种优良性能的泡沫混凝土制品。
该技术在建筑和工程领域的应用前景广阔,有望为人们提供更好的生活和工作环境。
用于封固气层的泡沫水泥浆固井技术本文主要以鄂尔多斯地区为例,笔者结合自身经验对泡沫水泥浆固井技术进行了验证,并得到该技术具有可操作性的结论,旨在可以和相关人士互相探讨,供以借鉴。
标签:泡沫水泥浆;固井;气层1 阐述鄂尔多斯的地质情况鄂尔多斯气田涵盖着气层短长。
无论对于山西组、太原组来说,还是就下古生界奥陶系而言都含有气层,总体长度在600m左右。
显然各个气层压力之间会存在较大的差异性,并且气层压力的密度通常保持在0.93~1.02g/m3的范围内。
针对太原组地层压力来说,最高的时候可以达到1.08g/m3。
不仅如此,气藏种类繁多,气层结构也比较复杂化。
例如砂层气、灰岩裂缝含气等。
其中气层和气层之间含有适量的水分,并有膏岩夹层,显然该地区的地质情况对水泥浆的顶替效率与水泥石的凝固都会带来一定的影响。
2 小议室内研究为了可以更好的克服固井后水泥浆出现的气窜问题,相关人员经过深思熟虑以后决定使用化学发气泡沫水泥浆封同气层。
2.1 防窜机理所谓防气窜泡沫水泥浆,实质上是相关人员通过化学发气剂发生反应以后得到相应的氮气,经过稳泡剂的不断作用下,久而久之就会衍生出一种性质稳定、气泡均匀分布的泡沫水泥浆。
该泡沫除了具有分布情况均匀、大小几乎相同的特点以外,还存在着相互独立的特性。
不仅如此,该水泥浆在特定的压强下能够保持原来的形态,为什么会出现这样的情况,这是因为真实气体有着不可压缩的特点,所以会产生这种现象。
关于防气窜泡沫水泥浆密度随压力变化的具体情况请看图1所示。
通常情况下,随着水泥水化速度的不断加快,静压压力也会发生显著的变化,作用于地层孔隙压力也会呈现出下降的趋势,这个时候我们就会看到该水泥浆中的气体能够妥善弥补孔隙压力的下降问题,进而起到稳定气层的作用。
总的来说,该水泥浆有着较多的优点,例如较强的弹性、可以压缩也可以膨胀,更好的促使水泥浆在进行凝结硬化的环节中可以始终保持稳定的孔隙压力。
不仅如此,因为该水泥浆里面会涵盖着适量的稳泡剂,尽管没有较大的发气量,也无法产生一定数量的气体压稳气层,进而呈现出气侵的状态。
泡沫泥浆技术
一、泡沫泥浆钻进的特点及应用范围
1、泡沫泥浆的特点
泡沫泥浆是在优质低固相泥浆基础上加入泡沫剂,进行充气发泡而配制成的一种新型低密度冲洗液。
它是气体分散在泥浆中的气液固三相流体,其最大特点是密度≤1,液柱压力低,可实现负压平衡钻进提高机械钻速和台月效率,减少孔内事故,降低成本。
在渗透裂隙地层、不稳定地层以及煤层、松散矿层等用合金、PDC、天然表镶金刚石钻头和绳索取心钻进,有防漏、护壁、保护岩心作用。
2、泡沫泥浆的主要功能:防漏堵漏作用;防塌护壁作用;润滑减阻作用;携屑作用。
3、泡沫泥浆的应用范围:
①在完整、孔壁稳定的地层,采用泡沫泥浆作冲洗液实现平衡钻进和负压钻进,可以提高钻进效率。
②在较完整,有轻度坍塌、漏失的地层,采用泡沫剂泥浆做冲洗液较其它任何冲洗液在防塌防漏方面有优越性。
③在破碎、裂隙发育、掉块、坍塌或中等程度漏失的地层,采用泡沫泥浆作冲洗液,可在配方中加2-3%的磺化沥青强化孔壁,起到抑制破碎岩层掉快、坍塌、并减少冲洗液的漏失。
④在胶结性很差的松散覆盖层,或第四系未固结不稳定地层中采用泡沫泥浆作冲洗液,由于其流变性为平板性层流,保持孔壁相对稳定,靠低返速高结构粘度有效地携带岩粉。
⑤对片岩、千枚岩、页岩、粘土等水敏性底层,遇水膨胀、剥落,引起缩径、掉块、坍塌、超径地层,采用泡沫泥浆作冲洗液,因失水量小,且泡沫的吸附能力又强,防塌能力可提高58%左右。
⑥岩盐、钾盐、芒硝等水溶性地层,孔壁易超径,泥浆性能受到破坏。
在这类地层中钻进,在泡沫泥浆中加2‰XC,可提高抗盐、抗污染能力,代替饱和盐水泥浆,预防岩盐地层的溶蚀。
⑦在大裂隙和岩溶等洞隙性地层,冲洗液全部流失,必须先采用堵漏、充填、或套管封闭等措施后,才能使用泡沫泥浆。
二、泡沫泥浆的配制
在基浆内加入处理剂(稳泡剂CMC、PHP),高速搅拌约5分钟,再加入泡沫剂ADF-3,经过高速搅拌或喷射发泡,就制得泡沫泥浆。
附:发泡方式有两种:(1)有空压机时,由空压机引出压缩空气至高压管线的气液混合器,高压气流和高速液流在混合中形成泡沫进入孔内。
(2)无空压机时,分为两种方式:一种使用专用气液混合器,该方法适用于地质钻探野外作业,对高山、缺电、缺水干旱地区施工容易实现;另一种方式用一种专用高速搅拌装置,转速3000r/min左右,该方法的优点是简单易行,使用方便,但发泡量有限,且不能连续作业,有一定的局限性。
三、泡沫钻进(充气钻进)设备
泡沫钻进是改善和提高潜孔锤钻进效果的重要配套工艺方法,因此在组合潜孔锤钻进设备时就要有所准备,应配备的主要有:泡沫剂、泡沫泵、泡沫液箱、管道、混合器及节门和测试仪表等。
图11 泡沫钻进设备布置
1、空压机;
2、阀;
3、放气管;
4、转子流量计
5、压力表
6、三通管;
7、泡沫剂液箱;8、泡沫泵;9、高压胶管;10、钻机;11、钻杆;12;孔口密封导流装置;13、井口管;14、排风管
四、泡沫剂的注入技术
注入技术是应用好泡沫剂钻进工艺的重要条件之一,在实际工作中,如何充分发挥泡沫钻进的作用,这不仅和泡沫剂本身的物化性能有关,而且和所采用的注入工艺有很大关系。
目前基本采用以下二种方法:
1、间隙注入:把配制好的泡沫剂在每次加钻杆前从管内倒入,每钻进2m左右放喷一次,强排孔内岩屑清孔。
这种方法具有不用设备投入,方便简单的优点。
但存在以下几个问题:a、钻速不能保持稳定正常,严重影响钻速提高;b、孔内积沙(存留岩粉)太多,这样不仅回转阻力增大,还易产生卡钻事故;c、循环压力高;d、钻头工作环境恶化;e、岩屑重复破碎严重;f、不能充分发挥泡沫钻进技术的优越性。
2、连续注入:采用泡沫泵(小泵量泥浆泵10-15l/min)把配制好的泡沫剂通过空气管路三通连续注入。
可有效的发挥泡沫钻进技术的优越性,克服间隙注入所存在的不足。
泡沫泵见图12示意。
图12 PMB-40;PMB-50泡沫灌注泵 五、一种自行配制的泡沫泥浆
2006年11月至2007年4月,山西铝土矿勘查钻探施工过程中,我局西安地质勘查院与中国地质大学(北京)工程技术学院协作,进行泥浆试验,同时取得了较好的结果。
1、泥浆配方:水1立方米+膨润土50公斤+黄原胶1.5公斤+发泡剂1公斤+纤维素2公斤
发泡剂:十二烷基苯磺酸钠:十二烷基硫酸钠为2:1配制。
2、配置方法
①膨润土预水化16-20小时; ②均匀加入药剂;
③用水枪刺均匀;
④在孔内循环,达到微泡均匀,性能稳定。
3、泥浆使用情况
在施工过程中,采用此泥浆,钻孔孔内干净,携沙能力强,孔比稳定,钻探效率明显提高,未出现恶性孔内事故。
现场微泡沫泥浆的常规性能(现场监控的性能)大致如下:
密度:0.8-1.1 g/cm3;漏斗粘度30-50 s ; 表观粘度32-45cp ; 动切力12-15Pa ;失水量(30min )<10ml 。
SM植物胶无、低固相冲洗液
SM植物胶是一种土黄色粉末,其水溶液是粘弹性液体,可作为钻探冲洗液。
应用范围包括砂卵砾石覆盖层、粘土层等所有未胶结地层及水敏性地层,软塑性破碎地层,具有较好的护壁效果和护胶作用,配合金刚石单动双管钻具可随钻取样,能提高复杂地层的采心率,具有粘弹性减振作用,可提高钻杆转速和金刚石钻头寿命。
具有润滑性好,滑动性好,泵压低等特点。
一、SM无粘土冲洗液的配制
1、SM应用于砂卵石覆盖层的配方
SM的浓度以2%(重量比)为宜,加入纯碱5%或烧碱2—3%(碱与SM干粉重量的百分比)。
2、SM应用与基岩或水敏性地层的配方
根据岩层条件和目的不同,可选用1—2%的SM浓度,岩层越复杂,或要求取原状样,则SM浓度越高,碱的比例同上。
当SM浓度较低时,可加入CMC降低失水量,改善SM浆液的性能
3、SM无黏土冲洗液的制备方法
制备SM无固相冲洗液可以用机器搅拌(要用立式搅拌机或软轴搅拌器),亦可人工手搅。
①首先将碱加入1/3罐的水中溶解,然后将SM粉均匀撒入碱水中高速搅拌,搅拌20~30分钟。
②搅拌完后,浸泡4~24小时,待胶粉充分溶解浆液稠化,2%浓度的新浆黏度达120秒以上,1%浓度的新浆黏度达60秒以上即可使用。
浸泡时间根据气温和黏度变化而定,气温低,则浸泡时间长。
4、SM无黏土冲洗液的维护管理
①在气温较高的季节,搅拌好的SM浆液和机场使用的浆液要撒入少量甲醛防腐,每天一次,每次每米3浆液约0.5公升。
②使用中的SM浆液,由于胶体吸附岩粉、沙子而消耗,黏度逐渐下
降,要适时加入浓浆调整其黏度。
③及时除砂。
当浆液浓度高而岩粉沙子沉淀困难时,或钻进自然造浆的黏土地层,应适时加入聚丙烯酰胺水溶液,即可将岩屑沉淀下来。
④发酵变质的浆液,必须彻底放掉,清洗循环系统,不可混合使用。
二、SM植物胶作为低固相泥浆处理剂
SM加入低固相泥浆中,可以起到提高黏度,减小振动,降低失水量,提高泥浆稳定性、润滑性和改善泥浆流变性,提高护壁效果等多方面的作用,是一种综合性的泥浆处理剂。
1、配方
制造1米3浆液加入膨润土的重量和SM粉剂的重量可以根据地层特点和对浆液要求的性能选择,膨润土的浓度一般为2~3%,SM的浓度一般为0.2~0.5%,纯碱为土粉和SM粉总重量的5~6%。
亦可加入500~2000PPm的CMC,进一步改善浆液性能。
2、制备方法
①将土粉和SM粉混合后同时加入纯碱水溶液中搅拌或者先将土粉在纯碱中搅匀后,再加入SM粉搅拌20—30分钟,然后浸泡待稠化后使用。
②亦可将分别浸泡好的两种浆液按比例混合并加水稀释,搅拌均匀即可使用。
③浆液中如需加入聚丙烯酰胺絮凝岩粉,则必须将泥浆搅拌好以后再加入聚丙烯酰胺水溶液,聚丙烯酰胺可以是未水解的或水解过的。