
水平定向鉆進已被廣泛應用,施工的孔徑越來越大,穿越長度越來越長,穿越不同地質的情況也越來越多,鉆進中的成孔率和孔洞的穩(wěn)定性對泥漿的配置質量要求越來越高。
01泥漿的功能
(1)懸浮和攜帶泥(巖)屑
這是泥漿的基本功用之一,是把鉆頭或擴孔器破碎的泥(巖)屑帶出孔道,保持孔道清潔,防止出現(xiàn)沉砂卡鉆,以利于管道回拖。
(2)穩(wěn)定孔壁
孔壁是否穩(wěn)定和規(guī)則是水平定向穿越是否成功的決定性因素,泥漿在鉆進過程中對已成的鉆孔起穩(wěn)定孔壁的作用。
(3)潤滑
在鉆導向孔和管線回拖過程中,泥漿可以起到很好的潤滑作用,在堅硬巖石地層擴孔時對擴孔器的潤滑作用更加明顯。
(4)冷卻鉆具
在導向孔鉆進和回擴過程中,鉆頭或擴孔器旋轉破碎泥(巖)層產生一定的熱量,鉆桿不停地與孔壁摩擦,也產生一定的熱量。泥漿可以冷卻鉆頭和鉆桿,延長鉆具使用壽命。
(5)了解地層
對返出地面的泥漿進行分析,可以了解穿越地層的地質情況。
02泥漿在不同地質條件下的應用與影響
在砂層、礫石、卵石以及破碎帶地層中鉆進,由于顆粒之間缺乏膠結,鉆進時孔壁很容易坍塌,故成孔的難度很大。對于這類地層用泥漿護壁,解決問題的關鍵是增加孔壁顆粒之間的膠結力。粘性較大的泥漿適當滲入孔壁地層中,可以明顯增強砂、礫之間的膠結力,以此使孔壁的穩(wěn)定性增強。提高泥漿粘度,主要通過使用高分散度泥漿(細分散泥漿)、增加泥漿中的粘土含量、加入有機或無機增粘劑等措施來實現(xiàn)。細分散泥漿是含鹽量小于1%,含鈣量小于120ppm,不含抑制性高聚物的分散型泥漿。其組成除粘土、Na2CO3和水外,為了滿足鉆孔需要,往往加有提粘劑、降失水劑和防絮凝劑(稀釋劑)。

1、泥漿在不同地層的配置
(1)粘土層的泥漿性能要求及組成
其主要特點:成孔性好,可鉆性好,鉆具在土中旋轉推進、造斜和出土都能比 較好的成孔,不易坍塌,是最適宜穿越的地層。
泥漿的組成:膨潤土+ 純堿+ 降失水劑
在一般的條件下,采用上面的配合比;施工中要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行適當?shù)恼{整。
(2)砂層和卵石、礫石(少量的)地層的泥漿性能要求及組成
其主要特點:成孔性一般,易塌、易漏失、吸水能力強1-3=1-1*9/10+2*9-7=3。導向孔和回擴孔時極易坍塌,泥漿含砂量高造成機具對巖屑的重復破碎,機具和設備磨損較重。
泥漿的組成:膨潤土( 一級)+ 防塌劑(聚合物)+ 降失水劑+ 潤滑劑。
在一般的條件下,可采用上面的配合比;施工中要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行適當?shù)恼{整。
(3)泥巖
成孔性極好的泥巖,這類巖層在管徑小、距離短的情況下,一般用清水就可以完成工程,但建議在清水中添加一些堿,提高造漿率和攜帶懸浮能力,能使工程更加順利的完成。
2、泥漿對定向鉆施工的影響
(1)泥漿對鉆速的影響
隨著泥漿密度的增加,鉆速下降,特別是泥漿密度大于1.06~1.10 g/cm3時,鉆速下降尤為明顯。泥漿的密度相同,粘度愈高則鉆速愈低。
(2)泥漿中含砂量對鉆進的影響
泥漿中的巖屑含量會給鉆進造成很大的危害。使孔內凈化不好而引起下鉆阻卡,而且可能引起抽吸,壓力激動等,造成漏失或井塌。砂的含量高,孔內沉淀厚。造成孔壁水化崩塌,而且易引起泥皮脫落造成孔內事故。同時泥沙含量高,對管材、鉆頭、水泵缸套、活塞拉桿磨損大,使用壽命短。因此,在保證地層壓力平衡的前提下,應盡量降低泥漿密度和含砂量。
(3)在軟土地層中泥漿的密度
在軟土地層中,泥漿密度過小或鉆進速度過快,都將導致塌孔現(xiàn)象。通常在此土層中泥漿密度保持到1.25g/cm3會更好。
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