我國在水平定向鉆機(jī)的施工中所應(yīng)用的泥漿主要是由膨潤土組成的，存在易產(chǎn)生被鉆的孔洞塌方、卡鉆問題，造成水平定向鉆進(jìn)的失敗。針對鉆進(jìn)中的失敗原因，借鑒石油工業(yè)的鉆井泥漿技術(shù)，結(jié)合多變的地表土壤情況和現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，研制了水平定向鉆進(jìn)泥漿配方。
在水平定向鉆進(jìn)施工中，人們把泥漿比作鉆進(jìn)的血液，泥漿停止循環(huán)時(shí)，鉆進(jìn)工作就不能繼續(xù)進(jìn)行。隨著泥漿技術(shù)水平的提高，人們對于泥漿的作用和意義的認(rèn)識也逐步提高。泥漿的作用和地位更加突出，泥漿也更加受到普遍的重視。
1、泥漿的主要功能
一、是攜帶和懸浮鉆屑。這是泥漿的一個(gè)基本功能，就是要把鉆頭（擴(kuò)孔鉆）破碎的巖（土）屑從孔洞中帶出孔眼，保持孔洞凈化。
二、穩(wěn)定孔壁�？妆诜�(wěn)定、規(guī)則是優(yōu)質(zhì)快速鉆進(jìn)的重要基礎(chǔ)條件，也是泥漿技術(shù)措施的基本立足點(diǎn)。
三、冷卻和沖洗鉆頭，清掃孔中（底）巖（土）屑。還有泥漿比重能在比較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以建立與地層壓力相平衡的液柱壓力，防止漏、塌、卡等地下復(fù)雜情況。
總之，應(yīng)根據(jù)每一次鉆進(jìn)的各個(gè)階段的地層特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)措施等具體條件，正確選擇泥漿類型，決定相應(yīng)的合理的泥漿措施，達(dá)到優(yōu)質(zhì)快速鉆進(jìn)的目的。
2、關(guān)于泥漿配方
（1）泥漿類型的選擇
目前，泥漿基本類型有：水基泥漿、油基泥漿和氣基泥漿。
一、水基泥漿以水為分散介質(zhì)，其基本組分是黏土、水和化學(xué)處理劑；
二、油基泥漿由柴油（或原油）和瀝青（或有機(jī)般土）及有關(guān)處理劑配成；
三、氣基泥漿氣體的來源于化學(xué)法產(chǎn)生，流體是由氣、液兩相或氣、液、固三相組成。
根據(jù)我們現(xiàn)有的鉆機(jī)性能和我國的地質(zhì)條件，選擇以水為分散介質(zhì)，由粘土、水和化學(xué)處理劑基本組分的水基泥漿。
（2）泥漿的組成
①粘土（膨潤土）
水平定向鉆進(jìn)泥漿中的粘土主要由很細(xì)（2微米以下）的粘土礦物顆粒組成。它們主要含氧化硅、氧化鋁和水，還有少量的鐵、堿金屬和堿土金屬，粘土礦物的化學(xué)成分是含水鋁硅酸鹽。粘土礦物的種類很多，常見的和對泥漿工藝較為重要的只有四種：高嶺石、伊利石、蒙脫石和海泡石。水平定向鉆進(jìn)泥漿中的粘土是以蒙脫石為主的膨潤土（又稱粘土）。
②化學(xué)處理劑
為了保證水平定向鉆進(jìn)泥漿的穩(wěn)定性和提高泥漿的各種工藝性能，以適應(yīng)各種情況下的鉆進(jìn)要求，泥漿中使用著各種各樣的化學(xué)處理劑（泥漿添加劑）。水平定向鉆進(jìn)泥漿常用的化學(xué)處理劑（泥漿添加劑）有：A.純堿；B.防塌劑；C.降失水劑；D.絮凝劑； E.潤滑劑；F.增粘劑
A. 純堿
碳酸鈉（Na2CO3），又叫蘇打。純堿在水中容易電離和水解，在配制時(shí)加入從而有效地改善粘土的水化分散性能，因此加入適量純堿可使泥漿的失水下降，粘度、切力增大。
B. 防塌劑
主要有：腐殖酸鉀、瀝青粉、磺化瀝青粉、磺化酚醛樹脂、煤堿液。其中瀝青粉具有兩重性，可以用于水基鉆井液中，能增加泥餅的潤滑性，有防粘卡效應(yīng)，能堵塞泥餅孔隙和調(diào)節(jié)泥餅中固相顆粒之間的粘結(jié)力，有降濾失量和防塌作用。
C. 降濾失劑
降失水劑有：鈉羧甲基纖維素（Na—CMC）、聚丙烯腈；
D. 絮凝劑：
我們使用的聚合物類為：聚丙烯酰胺（PAM）；聚合物有絮凝、防塌、剪切三大作用。
F. 潤滑劑：
在水平定向鉆進(jìn)中使用的為極壓潤滑劑、硬脂酸酯、磺化瀝青等。由于潤滑劑分子的親水基吸附在金屬或粘土的表面上，形成一層堅(jiān)固的化學(xué)膜，使接觸面之間的摩擦發(fā)生在親油基之間，它提高了泥漿的潤滑性，從而降低了摩擦力，減少鉆具與泥漿的摩擦，可防止粘附性卡鉆。
③水
泥漿中的水，我們選擇淡水pH值控制在7-8。
(3) 泥漿配方
① 泥漿配方研究方案的選擇
根據(jù)地層特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)措施等具體條件，泥漿配方研究方案分為：
A．按地層的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及土壤分類進(jìn)行泥漿的配方研究；
根據(jù)我們現(xiàn)行水平定向鉆進(jìn)的實(shí)際情況，結(jié)合我國的地表土壤分布狀況,按地層的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及土壤分類。選擇具有普遍性、廣泛適用于各類地區(qū)及施工需求的泥漿配方進(jìn)行研究。土壤的類型可分為：
a.粘土型；b.砂土型；c.灰土型；d.風(fēng)化頁巖型；e.礫石型；f.淤泥型；
以上六種土壤是我國地表（距大地表面30m深以上）分布比較普遍和廣泛的，是我們在施工中接觸最多，需要首先解決的泥漿配方；
② 粘土層的泥漿性能要求及組成
A．粘土層的地質(zhì)特點(diǎn)：粗土、地質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，砂、沖積砂土層、種植土、回填土等、粉砂土及淤泥。細(xì)土地質(zhì)構(gòu)造較硬，吸水較強(qiáng)，其中黃色泥巖、褐色泥巖最具有代表性。
B．其主要特點(diǎn)：成孔性好，可鉆性好，鉆具在土中旋轉(zhuǎn)推進(jìn)、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。
c．粘土層漿性能要求：
密度 粘度 切力 PH 值 失水（中壓） 泥餅
1.05-1.07 35-40″ 0-2/2-6 8.5-9 4-7ml 1.0-1.2
d. 泥漿的組成：
膨潤土 + 純堿 + 降失水劑 + 潤滑劑
泥漿的配合比（Kg/m3）：
1：0.04 : 0.06 :0.06
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(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
③砂層和細(xì)砂、卵石、礫石（少量的）地層的泥漿性能要求及組成
A．砂層的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)：少量的粘土或粉質(zhì)土夾雜大量的黃砂，其中還含有一定量的卵石、少量的礫石。
B. 其主要特點(diǎn)：成孔性一般，易塌、易漏失、吸水能力強(qiáng)。導(dǎo)向孔和回?cái)U(kuò)孔時(shí)極易坍塌，泥漿含砂量高造成機(jī)具對巖屑的重復(fù)破碎，機(jī)具和設(shè)備磨損較重。
c. 砂層泥漿性能的要求：
密度 粘度 失水（中壓） PH 值 泥餅 切力
1.05 50-65″ 4-5ml 8.5-9 1.5 2-4/4-8
K≥11（提高K值有利于防漏、防塌，提高K值在定向鉆的現(xiàn)場最直接的方法就是加膨潤土、或加高分子聚合物（如萬用王或者萬能王等）；
n≤0.55（降低n值有利于攜帶巖屑、洗孔）；
t0動(dòng)切力≥15 （屈服值，達(dá)因/厘米2）
d.泥漿的組成：
膨潤土（高含量）+ 防塌劑（聚合物、濃度適宜）+潤滑劑
e.泥漿的配合比（Kg/m3）：
1：0.05 ：0.06
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(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
④砂層和細(xì)砂、卵石、礫石（少量的）地層的泥漿性能要求及組成
A．地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)：完全的黃砂、含水量較大的流砂，其中包括卵石、礫石，此種地層一般比較少。
B．其主要特點(diǎn)：成孔性極差、易坍塌、易漏漿，易造成大區(qū)段的井壁坍塌包裹或掩埋鉆具或機(jī)具，鉆進(jìn)速度慢，鉆具、機(jī)具磨損嚴(yán)重，泥漿含砂量大，鉆具、機(jī)具重復(fù)破碎情況嚴(yán)重。
c．卵石層、礫石層泥漿性能的要求：
密度 粘度 失水（中壓） PH 值 泥餅 切力
1.05-1.10 60-70″ 4-5ml 8.5-9 1.5-2.0 2-6/6-10
K≥15 n =0.57-0.66 t0 =20
d．泥漿的組成：
膨潤土（高含量）+ 防塌劑（聚合物）+ 降失水劑 + 潤滑劑
e. 泥漿的配合比（Kg/m3）：
1：0.03：0.04：0.03
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(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
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