泥漿作為定向鉆工程的血液，除了起護(hù)壁作用外，還具有攜帶渣土、冷卻鉆頭、潤(rùn)滑等功能，泥漿性能的好壞直接影響鉆進(jìn)效率和生產(chǎn)安全。水平定向鉆技術(shù)廣泛應(yīng)用于石油、天然氣管道鋪設(shè)、電力電纜、通信光纜埋設(shè)、給排水管線建設(shè)等領(lǐng)域，特別是在穿越河流、建筑物等障礙物時(shí)，能有效減少地面開(kāi)挖，降低施工對(duì)環(huán)境和社會(huì)活動(dòng)的干擾。
一、水平定向鉆泥漿的特點(diǎn)與指標(biāo)要求
1、泥漿特點(diǎn)
水平定向鉆工程施工中泥漿的指標(biāo)是變化的，不同的施工條件和底層環(huán)境對(duì)泥漿的要求不同，因此泥漿的現(xiàn)場(chǎng)配制方法和配方上可能有所不同。
1.1、流變性參數(shù)
在現(xiàn)場(chǎng)施工中,通常采用塑性流型進(jìn)行泥漿的流變性描述,其參數(shù)一般包括粘度、動(dòng)切力、靜切力以及觸變性。
(1)粘度
泥漿粘度對(duì)水平定向鉆施工有很大的影響,主要表現(xiàn)在:泥漿粘度高時(shí),其攜屑能力強(qiáng)、護(hù)壁性能好、不易漏失。但粘度增大會(huì)造成泥漿流動(dòng)阻力增大,消耗功率增大,降低鉆頭的沖擊切削能力,影響鉆進(jìn)速度;同時(shí)其凈化能力變差,增大泵吸阻力，影響清孔時(shí)間。泥漿粘度低時(shí),其攜屑能力、護(hù)壁性能變差。因此,應(yīng)該根據(jù)不同情況配制不同粘度的泥漿。
(2)動(dòng)切力
動(dòng)切力反映泥漿在層流流動(dòng)時(shí)形成空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的能力。在水平定向鉆施工中,通常用動(dòng)塑比(動(dòng)切力與塑性粘度的比值)來(lái)表示剪切稀釋性的強(qiáng)弱。
(3)靜切力
泥漿的靜切力反映泥漿的攜屑懸浮性能。
(4)觸變性
其觸變性是指攪拌后泥漿變稀(切力降低),靜置后泥漿變稠(切力升高)的性質(zhì)。在水平定向鉆施工中,通常要求泥漿具有良好的觸變性。
1.2、濾失性參數(shù)
泥漿的濾失性是泥漿的一項(xiàng)重要性能,它與泥漿的造壁性緊密相連,尤其是當(dāng)穿越松散、破碎以及遇水失穩(wěn)等不利地層時(shí)。
泥漿的濾失量主要與膨潤(rùn)土的類型、水化分散程度、泥餅的致密程度等因素有關(guān)。泥漿的濾失量小時(shí),泥餅薄而致密,有利于造壁清孔;泥漿的濾失量大,泥餅粗而疏松,不利于保護(hù)孔壁。
2、泥漿指標(biāo)要求
不同地層施工對(duì)泥漿的性能要求
(1)粘土層。
粘土層一般為沖積砂土層、粉砂土和淤泥。土質(zhì)構(gòu)造較硬實(shí)，吸水較強(qiáng)，其中以黃色泥巖、褐色泥巖最具有代表性。在粘土層鉆孔具有可鉆性好，成孔性好，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，是最容易穿越的地層。
(2)細(xì)砂層。
砂層地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)一般是少量的粘土或粉質(zhì)土夾雜大量的黃砂，其中還含有一定量的卵石和礫石。在砂層鉆孔具有成孔性一般，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。
(3)粗砂層。
粗砂層往往含有大量的黃砂、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。在粗砂層鉆孔具有成孔性極差、易坍塌、易漏漿，易造成大區(qū)段的井壁坍塌或掩埋鉆具或機(jī)具，鉆進(jìn)速度慢，鉆具、機(jī)具磨損嚴(yán)重。
二、水平定向鉆泥漿配制
泥漿的主要工藝性能是流變性和失水造壁性,現(xiàn)場(chǎng)控制的主要性能指標(biāo)是粘度、密度、濾失量和含砂量。而對(duì)于水平定向鉆施工,要求泥漿具有一定的特性,保證水平定向鉆成孔效果以及在擴(kuò)孔、管道回拖過(guò)程中的穩(wěn)定性;并要求在施工過(guò)程中注意觀察井眼泥漿返回情況，以便準(zhǔn)確判斷鉆進(jìn)及回拖過(guò)程中不同穿越地層的地質(zhì)情況,優(yōu)化泥漿配方,調(diào)節(jié)泥漿性能,確�？锥吹姆�(wěn)定及施工成孔的進(jìn)行。特別在管道回拖過(guò)程中,提高泥漿的潤(rùn)滑性,降低摩阻,增強(qiáng)攜砂、巖效果。按照穿越不同地質(zhì)、穿越長(zhǎng)度及穿越管徑,需在鉆導(dǎo)向孔、預(yù)擴(kuò)孔及回拖過(guò)程中采取泥漿護(hù)壁措施，具體措施除保證傳統(tǒng)配比外,再按一定比例加大泥漿材料用量,從而達(dá)到提高泥漿粘度，保證孔壁安全(用有泥漿測(cè)試儀每?jī)尚r(shí)測(cè)量一次泥漿粘度)的效果。
三、水平定向鉆施工泥漿用量控制
1、鉆導(dǎo)向孔階段
導(dǎo)向孔鉆進(jìn)階段是管線穿越的關(guān)鍵。在管線穿越孔還沒(méi)有貫通的情況下，導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過(guò)程中穿越泥漿是在盲孔中向入土點(diǎn)返出，如果入土點(diǎn)前端孔堵塞，則有可能在穿越沿線冒出泥漿。因此在管線導(dǎo)向孔的前100米，應(yīng)采取較大的泥漿量以便攜帶出破碎的鉆屑，使孔洞保持順暢。在導(dǎo)向孔的后半段，泥漿壓力減小，因?yàn)榇┰骄嚯x越長(zhǎng)泥漿很難再?gòu)娜胪咙c(diǎn)孔洞內(nèi)返出。
定向鉆鉆頭鉆進(jìn)演示圖
2、擴(kuò)孔階段
在擴(kuò)孔的前段，應(yīng)采取較大的泥漿量，通過(guò)泥漿的流動(dòng)將孔內(nèi)的鉆屑帶到出土點(diǎn)。在擴(kuò)孔中段，泥漿量減小，因?yàn)榫嚯x出土點(diǎn)和入土點(diǎn)較遠(yuǎn)，泥漿從這兩點(diǎn)返出需要較大的壓力，若采取大的泥漿壓力可能從沿線位置冒出泥漿。在回?cái)U(kuò)到距離入土點(diǎn)較近時(shí)，泥漿排量應(yīng)再次加大，泥漿將從入土點(diǎn)孔洞返出。
3、回拖階段
在管線回拖階段，整個(gè)穿越孔內(nèi)已充滿了泥漿，此過(guò)程中泥漿的排量與壓力均不應(yīng)太大，隨著管線進(jìn)入穿越洞孔，孔內(nèi)的泥漿將被管線擠出，因此管線回拖應(yīng)緩慢進(jìn)行。
四、結(jié)語(yǔ)
泥漿配制方法是以鉆進(jìn)土壤地層為基礎(chǔ)的。只有在了解了土壤地層的特點(diǎn)后，才能正確配制出合適的泥漿。高質(zhì)量的泥漿配制又是建立在優(yōu)質(zhì)的造漿材料基礎(chǔ)上的，特別是作為主要造漿材料用的膨潤(rùn)土，只有質(zhì)量上乘的鈉基膨潤(rùn)土，才能配制出合格的水平定向鉆用泥漿。
非開(kāi)挖技術(shù)的成熟應(yīng)用，正逐漸改變著我們的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方式。它以其高效、環(huán)保、低影響的特點(diǎn)，為城市的可持續(xù)發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，泥漿與非開(kāi)挖技術(shù)必將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為我們創(chuàng)造更加便捷、美好的生活。
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