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钻探施工中泥浆的应用技术研究

  泥浆的主体构成主要是水和细黏土,在形态上有乳浆稠度,便于施工过程中注浆使用,提升钻探效率。钻探施工过程存在较多的危险性,地层结构不同,孔壁往往会出现坍塌,处理不到位就会造成施工事故,那么,为了全面保持稳定,则需要在施工过程中,采用泥浆护壁方式,确保孔壁不出现坍塌,维护生产建设安全。同时,泥浆也有着另外一种功能,就是在进行钻探施工过程中,出现的渣体需要清除,那么通过泥浆的流出,具有良好的携渣能力,有效提高工作效率,减少孔底淤积物,混凝土流动时的阻力才能变小,保证了施工速度与质量。泥浆注入过程中,也能够对发热的钻头进行冷却处理,通过泥浆钻入井下的过程,慢慢减少钻头发热时间,所以说,进行施工过程中,泥浆质量是工程质量与安全的重要保障,只有全面保证泥浆质量符合施工要求,满足技术标准,才能全面保证钻探施工质量,实现优质工程的总体目标。

  1 制作泥浆材料

  1.1 水

  泥浆需要在施工前进行制作,进行施工时,才能够保证数量与质量,那么,制作泥浆最主要的水则显得非常重要,水的使用最好是自来水,但往往施工不在城市,自来水并不方便,大多数钻探施工场地都在田野或山区,如果使用自来水,就非常不方便,所以说,水的选择与使用,就需要做好配比,且酸碱浓度呈现中性的水,符合这类标准的水均能用于制作泥浆,如果没有合适的水源,则需要进行全面的处理,化验合格后才能使用。配制时不能使用海水,因为海水有着高浓度的盐类,其性质不稳定,不适合做泥浆水源,如果使用了不符合标准的水,则制作出来的泥浆稳定性就差,施工中就会带来危险性与潜在隐患。

  1.2 黏土

  黏土也是重要的原料,其性能和质量决定了泥浆性能,因为在进行泥浆配比时,需要使用泥浆处理剂,如果原料不合格,就会影响使用效果。黏土有多种类型,根据钻孔深度和地质情况不同,划分为普通粘土泥浆和油田泥浆两种,例如我们在施工长庆油田石油开发钻井工程时就采用的油田泥浆,在施工兰州中心城区地热资源勘探时就采用的普通粘土泥浆,均取得了良好的钻探效果。要对施工环境进行分析,根据不同场合选用合适黏土,水化性强、吸附性好的膨润土是最好的材料。钻探施工一般处于田野或山区,要想选择合格的黏土,就需要掌握选择的方式,要有良好的抗剪性能,干燥后其后边棱应尖锐有力,一般情况下,切开黏土以后的切面是紧致有光泽的,可以根据不同的标准适当加入一些水调配,土质要有良好的吸水性,通过加水搅拌均匀形成泥条后,手上粘的泥土不易清洗。

  1.3 泥浆处理剂

  当前,市场上的泥浆处理剂多种多样、种类繁多,按照不同的标准可以划分为不同的形式,如果按作用看,有泥岩分散剂,加重剂、黏泥分散剂和增黏降失水剂等。进行施工时,需要根据工程量、工程标准、工程技术条件等要求,合理选择经济、实用、性能可靠的泥浆处理剂。加重剂主要是涌水钻孔压涌处理时使用,通过把重晶石粉混合到泥浆的方式,提升泥浆整体的密度、黏度及凝胶度,这在施工中的使用量是非常大的。降黏剂有纯碱、铁铬盐及腐殖酸钾等不同的形态。纯碱能够提高泥浆pH值、改变黏土颗粒性及提高水化分散力,确保稳定。铁铬盐能够全面提升黏土颗粒水化膜能力,使切力下降,保证抗盐、抗钙能力。

  2 泥浆性能指标

  2.1 密度

  泥浆是施工中不可缺少的重要物质,是一种塑性流体,要想全面保证泥浆稳定性,则需要合理控制好化学稳定性、物理稳定性、流变性等性能,保持塑性流体基本特征才能形成良好的性能,要想保证泥浆的质量,则需要在性能指标上做好有效控制,泥浆性能指标的合理调整是保证泥浆性能稳定的关键。泥浆密度是一项重要的指标,密度主要是指同体积泥浆和水的质量比。根据不同的施工环境条件,选择泥浆密度就较为重要,进行密度选择时,需要全面考虑到各种影响因素,比如钻探地层稳固情况、地下水承压情况及钻进效率等,任何一项因素都会影响到施工的质量。泥浆密度选择需要分析井壁侧压力和地下水出水压力,密度过低,就会渗水,出现施工事故,只有保证泥浆合理密度范围,才能全面发挥泥浆的根本作用,有效防止孔壁坍塌和涌水事故,避免出现施工危险。通常,在实际钻探施工时,密度指标往往会高于标准值,影响了施工速度与质量,导致密度值高的原因是制作泥浆黏土不合格,质量不好、颗粒悬浮,造成了浆体达不到使用标准,为了降低密度,保持流动性,则需要根据地质环境的特殊性,适度加入浓度为30%的聚丙烯酰胺,这样就能够使泥浆中的絮凝沉淀,另外,为了过滤果颗粒,使用泥浆净化器进行全面的清除,确保泥浆劣质颗粒不影响施工质量。   2.2 黏度

  泥浆黏度也是重要的参数指标,是泥浆分子、固相颗粒以及液相间内部摩擦力的体现。为了保持黏度,则要根据孔壁稳定性、钻孔速度等进行选择,这样才能形成综合意见,保证泥浆的黏度符合施工技术要求。泥浆黏度决定了施工的质量,更决定了施工安全,如果黏度高就会造成岩粉不沉淀、密度大等问题,严重影响到钻井效率;如果黏度不够,容易冲刷井壁泥皮,影响下一步混凝土介入施工。所以说,施工中需要全面解决好泥浆黏度的问题,泥浆黏度高低由黏剂进行调节,如果过高,则适当增加,保证增黏剂问题,确保优质泥浆提高施工效率。

  2.3 含砂量

  含砂量是泥浆重要指标,如果过高则黏度不大,影响钻探施工安全,增加了钻具水泵等的磨损,控制不好还会损坏设备。含砂量过高就会形成孔壁泥皮松弛,这样孔壁稳定性就变差,施工过程就存在潜在的危险性,一般情况下,泥浆的含砂量要低于3%,这样才能提高施工速度与质量,保护设备安全,避免出现过度磨损。

  2.4 失水量

  泥浆含水量决定了密度与黏度,但是,在实际施工过程中,失水现象是不能避免的正常现象。为了保证泥浆标准,则需要控制好失水量,避免过度流失,如果失水过多,就会破坏井壁黏土结构,降低孔壁支撑力,孔壁疏松后就会出现泥皮护壁效果差的情况,泥皮剥落会造成安全生产事故,全面处理好失水量能够保证施工安全,通过处理剂共同作用保证水量,如果只使用一类处理剂,则会出现指标失衡的情况,影响到其他的指标标准。

  2.5 pH值

  泥浆酸碱度对施工的影响较大,为了保证安全,一般控制在8~9弱碱性为最好,这样的标准能够提升处理剂效果,全面发挥好泥浆的功能作用,使黏土颗粒水化能力不断提升。

  3 泥浆使用净化和调节

  3.1 泥浆变粘稠的处理

  进行钻探过程中,往往会因为施工地质条件的不同,出现黏土层,这样,配比合理的泥浆进入后,就会增加泥浆粘稠度,影响到施工的速度与质量,为了全面提高施工质量,保证施工速度,则需要通过科学的方法进行解决:遇到这样情况时,需要对泥浆勾兑清水,可稀释泥浆浓度也能够利于沉渣处理。要不断做好过程分析,兑水后泥浆胶体率过低时,需要用砂泵搅拌,保持泥浆均匀度和胶体不流失。另外,钻探深层出现大量泥岩时,泥浆也变粘稠,解决的方法是用腐殖酸钾兑水,通过这种处理,确保泥浆稀释度,有效提高泥浆失水能力,避免失水过多,影响泥浆的密度。

  3.2 含渣量高时不能人工捞取

  钻探扩孔会遇到砂土层和流砂層,导致泥浆含渣量增多,出现这样的情况时,不能进行人工捞取,可以加入腐殖酸钾溶液让渣沉淀,同时用砂泵把泥浆抽到纱网上做好有效的过滤,每次抽排泥浆时,需要保证是池容量的四分之一。

  3.3 制定良好的施工方案

  进行钻探施工是非常复杂的一个过程,为了保证各班组施工顺利,需要全面制定施工方案,这样各班组才能有效做好工作配合,根据不同的施工目标做好钻探施工,各班组需要安排巡查,做好捞渣处理,确保泥浆性能稳定。

  4 结束语

  泥浆是钻探工程中重要的环节,需要合理选择、配制和管理,这样,才能有效提高工程速度与质量,降低劳动强度,减少井内事故发生,实际施工过程中,要按照规范控制泥浆质量,确保钻探施工科学顺利推进。