膨润土配制的泥浆作用:悬浮、运送固体钻屑,控制失水,减少旋转扭矩,减少钻杆、钻具和泥浆的摩擦力,稳定成型的孔洞。简而言之,泥浆(钻进液)可以冷却、润滑和稳定钻孔,它和钻机一样是一种工具。正确使用它可以高效安全的铺设管线,从而创造更大的经济效益。
只用清水的钻进:清水进入含沙土壤中会从孔道的周围渗出,造成钻孔塌陷,堆积在钻杆周围。这种情况发生后,无论再大马力的钻机都无法将钻杆、钻具拖出。因此,清水钻进会导致工程的失败和非常大的工程损失。
1. 水溶性化学泥浆(晶体状)
系聚合物颗粒,易溶于水。水溶物清澈透明、呈胶状。溶配时间短、使用量少、水溶液粘度高。水溶剂无毒;符合国际环保标准。沾粘在皮肤和衣物上,易于清洗。在非开挖工程施工中可降低钻进、回拖时的阻力。在钻进回扩时可有良好的成孔、护壁性能,同时正确使用它可以有效提高钻进液的粘稠度,增加泥浆的排渣能力,降低钻进时的钻杆扭矩,大幅降低拖管阻力。
l 使用配量及方法: 0.1‰ – 0.2‰公斤/立方米水(根据土质条件、施工管径、施工长度可酌情加、减实际用量);在搅拌条件下均匀撒入,全部加完时间不少于15分钟。
l 水质要求:水中无杂质(pH值 7 – 9)因为粘土、膨润土在弱碱性条件下能达到最好的膨化效果,如果你在调配钻进液时,不要为离淅、不调和发愁;加一些碱粉,效果会好起来的。一般用淡水配浆,加适量纯碱粉(碳酸钠Na2CO3),使泥浆的pH值达 9为宜。纯碱粉的作用是除去泥浆中的钙离子提高膨润土的造浆能力
l 水溶时间:不少于15分钟(需要机械搅拌,从加完化学泥浆后开始计算)。
l 注意事项:防潮贮存
l 特 性:白色细砂状,水溶性高分子聚合物或聚电解质,由于其分子链中含有一定量的极性基团,能吸附水中悬浮的固体粒子,使粒子间架桥,形成大的絮凝物,它可加速悬浮液中的粒子的沉降,有非常明显的加快溶液的澄清,促进过滤等效果。
l 能提高泥浆粘度和抑制泥岩膨胀,化学泥浆分子可较好地包围粘土颗粒,形成致密、薄而滑的泥饼,失水量小、防塌性能好,拖管阻力小。。
l 化学泥浆是在配好膨润土浆的前提下使用的,配好膨润土浆使用化学泥浆才能事半功倍。首先是选土,膨润土的选择看几项重要指标:造浆性、含砂量和失水率。造浆性差和失水大,配出的泥浆粘度小,失水量大,膨润土用量也大,而含砂量过高对泵和钻具的磨损大,对拖管亦不利。加入适量化学泥浆可以大大降低高压泥浆泵缸套和活塞、阀座和阀盖的磨损。
l 针对地层特点使用膨润土浆和化学泥浆的配方见下表。
l 包 装:聚乙烯编织袋,内衬牛皮纸和塑料袋,每袋净重25kg。
按照经常遇到的地层分述如下:
A. 粘土层
粘土层钻屑会自动在泥浆中分散,易被带出,泥浆粘度可以较低。加化学泥浆的目的是抑制粘土膨胀、防缩径、防塌,使泥浆润滑性好,防止粘土泥包钻头和钻杆, 降低扭矩。
B.砂层、粉砂层
这些地层常出现沉砂问题,并且因砂层滲透性较好,孔壁上泥饼
较厚,易卡钻。加化学泥浆是为了提粘带砂、降失水和增加润滑性。
C.砂砾层、流砂层
沉砂问题更严重,除加化学泥浆外,需要增加粘土用量,提高泥浆比重才能奏效。
D.含盐地层
综合上述,列表如下:
地层 |
膨润土用量(%) |
泥浆粘度(马氏漏斗,秒),比重 |
化学泥浆作用和浓度(%) |
造浆性粘土含砂少 |
清水造浆加纯碱 |
|
可不加化学泥浆 |
胶粘土 |
清水造浆加纯碱 |
|
抑制粘土膨胀、润滑,0.1%-0.2% |
粘土、淤泥 |
3-5 |
35-40,1.01-1.02 |
抑制粘土膨胀、润滑,0.2% |
粘土砂层 |
3-5 |
40-45,1.01-1.02 |
带砂、抑制粘土膨胀,0.2% |
粉砂层 |
5-8 |
45-50,1.02-1.04 |
带砂,降失水,润滑,0.2%-0.4% |
砂砾层* |
14-20 |
60-90,1.06-1.08 |
提粘带砂、成孔,0.3%-0.5% |
填土层 |
4-6 |
40-45,1.01-1.03 |
抑制粘土膨胀,润滑,0.2%-0.3% |
流砂层 |
10-18 |
55-80,1.04-1.08 |
带砂、成孔,0.3%-0.5% |
含盐泥砂层 |
4-8 |
35-40,1.01-1.04 |
抗盐、降失水,0.3%-0.4% |
通常在下列情况要及时加化学泥浆,以保障工程的顺利进行:
A. 钻屑(常称夹砂)带不出来
B. 钻孔时扭矩增大或蹩钻
C. 开始扩眼
D. 因故要暂停作业
E. 准备拉管