現(xiàn)場泥漿使用與配置

1、現(xiàn)場泥漿使用1.常用泥漿類型1.1.不分散體系 不分散體系包括開鉆泥漿，鉆孔自然造漿和其他經(jīng)過稍加處理的體系，該體系不添加任何降粘劑和分散劑來分散粘土顆粒，通常用于開孔和淺孔作業(yè)。1.2.分散體系 分為細(xì)分散和粗分散細(xì)分散：粘土高度分散，粘土加NaCO3,使Ca粘土變?yōu)镹a粘土。粗分散：指粘土顆粒在泥漿中高度分散，加入適當(dāng)處理劑使泥漿適度絮凝。這種泥漿我們使用的也只有鈣處理泥漿，也就是石灰、石膏處理泥漿。1.3.聚合物體系 泥漿通常用高分子聚合物的絮凝作用封裝鉆屑、防止鉆屑分散，以及覆在頁巖上抑制頁巖膨脹，還有增加流體粘度并減少流體濾失率。常用聚合物包括：PAM、PAN、PVA、CMC和天然植

2、物膠產(chǎn)品。聚合物體系泥漿包括低固相泥漿、無固相泥漿。低固相泥漿低固體的固體總含量不能超出610（體積含量）的范圍，粘土固體含量應(yīng)控制在3以下，鉆屑和膨潤土的比率低于2比1，典型的低固體系是采用聚合物添加劑作為增稠劑或膨潤土增量劑，屬不分散體系。固相含量=（所測比重-1）*2*100無固相泥漿無固相泥漿是指泥漿中不含粘土顆粒。是以高分子聚合物為基礎(chǔ)配制而成的水溶液，其主要成份為水、高分子聚合物及天然植物膠和少量無機鹽組成。這種泥漿也叫做第五代泥漿。目前用作無固相泥漿的水溶性高分子聚合物主要喲普兩種，即水解聚丙烯酰胺(PHP)及聚乙烯醇（PVA）。聚乙烯醇的各項性能均優(yōu)于聚丙烯酰胺，但價格昂貴。2

3、.常用泥漿的配制2.1鈣處理泥漿1立方泥漿：石灰為泥漿體積的0.30.5 栲膠堿液0.51 燒堿濃度20，調(diào)節(jié)PH值11左右石膏體系的pH值范圍通常在910.5之間，使用濃度為5.711.4克/升（即鈣離子濃度為6001100毫克/升）。石灰體系分兩種典型類型：一是低濃度石灰體系為2.85.8克/升，pH值范圍通常在1112之間。一種是高濃度石灰體系，石灰的使用濃度為14.342.8之間。說明：單純在泥漿中加入生石灰不叫鈣處理泥漿，而叫石灰乳泥漿。鈣處理泥漿是在淡水泥漿中或鈉基泥漿中加入絮凝劑如石灰、石膏、氯化鈣等，并用稀釋劑和降失水劑等調(diào)整泥漿的性能，形成適度絮凝而穩(wěn)定的粗分散體系的泥漿。絮

4、凝劑的主要作用是提供鈣離子，因此不論哪種絮凝劑加入泥漿后都能和粘土吸附的鈉離子進(jìn)行交換，減弱粘土的水化能力，使水化膜變薄，因而使泥漿形成適度的絮凝狀態(tài)。在稀釋劑和降失水劑的配合下，就可以使泥漿性能穩(wěn)定，并使泥漿具有良好的流動性。其優(yōu)點在于：具有較好的穩(wěn)定性和抗粘土浸、鈣浸、鹽浸的能力；能夠抑制泥頁巖水化膨脹，失水量小、泥皮薄，有利于加固孔壁；能保持低粘度，小切力，使泥漿具有較好的流動性，有利于提高鉆進(jìn)速度。我隊在煤田施工二疊紀(jì)時，遇一套黑色頁巖、炭質(zhì)泥巖、雜色砂巖及煤層的綜合層段，厚度在一百米左右。由于受構(gòu)造應(yīng)力、傾角、層理等因素的影響，加之?dāng)鄬虞^多，所以巖石十分破碎，極易引起大段剝落和坍塌。

5、有的是先浸泡而后坍塌；有的是一開始鉆進(jìn)就坍塌，塌至一定限度后又恢復(fù)正常，有的是在鉆進(jìn)中突然坍塌。過去從提高泥漿比重上想辦法、打主意，但收效甚微。后來總結(jié)了經(jīng)驗，采用了鈣處理泥漿石膏基泥漿，才防止了坍塌，保證了孔內(nèi)安全我隊在新安鋁土礦區(qū)進(jìn)行施工時，為了克服厚覆蓋層膨脹、縮徑、遇水坍塌等問題，應(yīng)用鈣化泥漿，主要是采用石灰鋸末泥漿鉆進(jìn)。由于石灰中含有鈣離子，所以能使泥漿具有絮凝劑的作用。一方面，抑制造漿，使泥漿保持在絮凝的粗分散體系的性能；第二、可使泥漿保持粘度低、切力小、流動性好。具體作法是：鉆進(jìn)時每立方米泥漿中加入515公斤石灰和適量鋸末，循環(huán)均勻后即可進(jìn)行鉆進(jìn)。穿過沖積層進(jìn)入基巖后，再利用其他

6、處理劑使泥漿恢復(fù)應(yīng)有性能，直到適合地層需要為止2.1低固相泥漿PAM的使用方法：配制泥漿時要了解原料的參數(shù)，PAM分子量最好在300萬以上。如果原料不是水解聚丙烯酰胺，在使用時要先進(jìn)行水解處理，具體處理方法是：1kg干PAM加入170燒堿（NaOH）,加水100kg，提前三到四天攪勻，即得到1濃度的PHP水解溶液，如果現(xiàn)場容器小，可少加水，但對水解的濃度要有數(shù)。PAM常見的加量單位是PPm. 1PPm=百萬分之一 是濃度單位加水量計算：加水量=1000000*藥品含量（）/濃度1濃度的PAM溶液，每升溶液中PAM含量為100PPm,即PAM固相含量為10g/升，若每立方米泥漿中PAM加量為10

7、0PPm時，用量為一升溶液即可。配制1立方PAM溶液，所需PAM的重量可按下式計算。W=A/B*1000W所需PAM的重量A需配PAM的濃度BPAM膠狀或粉狀的固相含量2.1.1.低固相PHP泥漿配方：原漿=1立方清水+膨潤土24+純堿13kg 配成的原漿+濃度1PHP100150PPm+HPAN或等量CMC 0.10.3+KHm0.20.52.1.2.“雙聚”泥漿所謂“雙聚”是指泥漿主要有PHP和HPAN為泥漿性能調(diào)節(jié)劑，屬陰離子體系，是典型的不分散低固相泥漿。其配制基礎(chǔ)仍然是以粘土為基漿。主要用于煤系地層鉆探施工。配制比例：粘土：水：純堿：HPAN:PHP = 1:20：0.06：0.1：

8、0.1（重量比）即配制1立方泥漿的具體數(shù)量為：粘土50kg,水1000kg,純堿3kg,HPAN 5kg,PHP 5kg我隊滑縣王三寨煤預(yù)查礦區(qū)鉆探使用“雙聚”泥漿配方 ZK0081孔深1420米，ZK0041孔深1330米泥漿配方以每立方米泥漿為例：25KG土粉1kg純堿0.5聚丙烯酰胺溶液（重量比）0.3聚丙烯晴溶液（重量比）0.1腐植酸鉀溶液（重量比）0.6護(hù)壁堵漏劑溶液（重量比），用以堵漏的棉籽殼用純堿浸泡。2.2.2無固相泥漿取消粘土用量，適當(dāng)增大PHP、HPAN的用量 1立方泥漿中處理劑用量配方一：植物膠2kg PHP 1kg CMC 1kg kp共聚物2kg 高效潤滑劑35kg

9、配方二：植物膠3kg PHP 0.5kg CMC 0.5kg kp 共聚2kg 高效潤滑劑5kg 配方三：PHP 1kg HPAN 24kg KHm 5kg CMC 1kg高效潤滑劑5kg配方四：PHP 1kg PVA24kg Kp共聚物5kg 高效潤滑5kg（聚乙烯醇使用時需加熱至90度）繩索鉆進(jìn)對泥漿性能指標(biāo)要求 ：粘度1922s 密度1.031.05g/cm3 濾失量15ml/30minPH值 910 泥皮厚度0.50.8mm泥漿密度與固體含量對照表 密度1.041.061.081.101.121.141.16固體含量7111417202326現(xiàn)場護(hù)壁堵漏工作1. 石灰乳鋸末泥漿堵漏鋸末

10、泥漿混合液：制備鋸末混合液的泥漿，要求穩(wěn)定性好，膠體率不小于95%，比重為1.151.2之間，粘度為30秒40秒。鋸末的濃度以每立方米泥漿加入干燥的鋸末重量計算。鉆孔堵漏根據(jù)漏失程度,加入不同的鋸末濃度。一立方米泥漿可加入30公斤，50公斤，120公斤，150公斤等，其最大加入濃度，以水泵灌入時能吸動為準(zhǔn)。如果從孔口灌入，濃度就不受限制了。灌入后最好靜止一段時間。讓石灰乳及惰性材料在裂隙段膨脹。2. 棉籽殼堵漏，用以堵漏的棉籽殼用純堿浸泡3. 其他惰性材料堵漏 一般采用就地取材的原則。堵漏劑的堵漏能力一般取決于它的種類、尺寸和加量。根據(jù)計算和實驗得出，可靠地堵塞漏失通道的惰性充填材料的最大尺寸

11、應(yīng)等于裂縫張開量的1/2，而且不同大小的填充材料應(yīng)按照一定的比例配合，才能得到最佳效果。粗顆粒在裂縫中造成堵塞骨架，而細(xì)小顆粒則充填其中，可減少滲透性和提高穩(wěn)定性。4. 膠體泥漿堵漏1立方基漿=濃度2.5PHP700800PPm+等量CMC泵入5. 黃泥球 最好用粘性好的粘土和水?dāng)嚢?，同時可加入一些鋸末或其他纖維物質(zhì)，做成長1520cm,3040毫米左右直徑的圓柱狀，在PAM溶液中沾一下即可投入孔內(nèi)。投至預(yù)期高度后，下鉆具壓實，掃開即可。向孔內(nèi)投入黃泥球，水泥球及瀝青球等可塑性物質(zhì)，在鉆桿下面接上一個巖心管接頭，把投入孔內(nèi)的泥球通過串動鉆具，加壓擠入孔壁裂縫內(nèi)，把裂縫或通道堵死，而達(dá)到堵漏目的

12、。要使這種方法取得預(yù)期的堵漏效果，必須：第一，要能夠把泥球送到孔內(nèi)裂縫附近。如果孔內(nèi)沒有水位，從井口投入是比較容易的；如孔內(nèi)有水位，同時深度又較大，就要把泥球裝在巖心管內(nèi)，送到孔底后，用水壓法把泥球壓出。第二，裂縫大小，因為過小的裂縫如節(jié)理等，泥球不能進(jìn)入，鉆具轉(zhuǎn)動及沖洗液沖刷，都有可能把泥球沖走，而沒有效果6. 水泥漿固井水泵灌注法是如何實施的？(1)掃孔及泵送水泥漿為防水泥漿被稀釋，掃孔鉆具一定要掃到孔底（或人工孔底），這樣鉆具底部返出的水泥漿，除上部與水接觸的12m的水泥漿被水稀釋外，可保證大部分水泥漿不被水所稀釋，而又能做到水泥漿柱浸泡在水中進(jìn)行凝固。為此，必須在灌注過程中進(jìn)行粗略的計

13、算，了解水泥漿已進(jìn)到鉆桿的具體位置。粗略計算的方法是每包水泥（50公斤）按0.4水灰比計算，約可配成比重2.0g/cm的水泥漿35升（未包括地表損耗量，約510%）；直徑50毫米鉆桿內(nèi)容積為1.2升/米（42鉆桿為0.8升/米），地面管線（包括吸水管、排水管、泵、機上鉆桿等）容積一般為6580升。例如一次泵送10包水泥共得350升（未計損耗），當(dāng)水泥漿全部抽完后進(jìn)入鉆桿內(nèi)的長度：（350-65）/1.2=240米。若灌注孔深為260米，則水泥漿前鋒離孔底還差20米，如果此時把整個鉆具提離孔底，則水泥會被孔內(nèi)水所稀釋。(2)壓水工序 壓水量根據(jù)以上方法計算，為孔內(nèi)靜水位到孔底之間的鉆桿內(nèi)腔的容積

14、，并加上地面管線容積的量。如上例中，灌注孔深260米，靜水位離孔口220米，則靜水位離孔底是40米。壓水量=（40×1.2）+65=113升。如上述灌送10包水泥的漿液，壓入水后其前鋒已返出鉆桿外（如水泥少于10包時，水泥漿可能仍未到達(dá)孔底），然后拆開鉆機上鉆桿，靠鉆桿內(nèi)外液柱壓力差，使水泥漿繼續(xù)沿鉆桿內(nèi)下落，并從鉆頭底部返出鉆桿外，直至鉆桿內(nèi)壓力平衡為止。由于外環(huán)狀空間容積比鉆桿容積大。因此，在鉆桿外上返高度較低。在水位很低的條件下，如壓水量過多，則在卸開機上鉆桿后，由于鉆桿內(nèi)外壓力差，壓入水也可能下至孔底，使水泥漿受到稀釋。當(dāng)孔內(nèi)靜水位高時（如離孔口30米）壓力的情況。計算方法與

15、上同。壓水量接近于鉆具內(nèi)的容積加上地面管線容積，可以保證水不壓出鉆具底部，這時鉆桿外的水泥漿高度比鉆具的水泥漿高度會大一些。當(dāng)提鉆時，會向鉆桿內(nèi)回流或填補孔底空間，水泥漿不會被稀釋。相反，如此時壓入水量過小，則提升鉆具時，可能有一部分水泥漿被稀釋。具體的操作是壓水完后才提升鉆具，如壓水量較多時，就不必另開泵沖洗鉆桿了；如壓水量少，需另開泵沖洗鉆桿時，必須估計鉆具下端已提離水泥面1015米后才能沖洗，否則洗鉆桿的水也可能把一部分水泥漿稀釋。常用的水泥固井配方：用氯化鈉+三乙醇胺復(fù)合速凝早強劑氯化鈉+三乙醇胺復(fù)合速凝早強劑的作用原理是：其中的氯化鈉主要起速凝作用(原理與氯化鈣相近，但較弱)；其中的三乙醇胺主要起早強作用。因為三乙醇胺是表面活性劑，吸附在水泥顆粒表面，降低了其表面張力，加速了水泥的潤濕水化分散