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定向钻施工中泥浆在流沙地层的运用
时间:2024-05-21 浏览:65次

流沙的“流”是指沙子处于半流体状态,水减小了沙粒间的摩擦力,沙子变得非常易“流动”。流沙现象主要发生在细砂、粉砂及轻亚砂黏土等土层中。那么在流沙层中,控制沙层的松散、提高成孔强度、增加成孔泥皮层的胶结性、防易渗透等,就是流沙层成孔的关键要素

对流沙层泥浆配方作用的关键要点是扣住泥浆的护壁性和携带能力。

护壁要保证在流沙层和孔道间形成有很好粘附力、强度、韧性的泥皮,以阻止流动泥浆对它们的相互影响,防止沙层吸取泥浆中的水分,造成塌孔和膨胀缩孔。

携带能力是指泥浆对砂屑所表现的悬浮输送能力,如果泥浆没有良好的悬浮性能,停钻时流沙很容易沉淀堆积在孔底,当泥浆泵重新启动时,钻孔压力猛增,孔壁或周边地层存在被挤压裂开的可能,引起漏浆或渗漏。

膨润土作为泥浆基材,它的性能是影响成孔效果和携带性能的重中之重,对同一品种、不同批次的膨润土、不同来源的膨润土十几种样品测试得到一批结果:

实验条件:膨润土:25g,清水:500ml(pH值7.5)

低速搅拌10min,高速搅拌20min

实验仪器:马氏漏斗、API标准筛、范氏低温压滤机

实验目的:检测各膨润土相关参数

用膨润土配泥浆,形成概念上解决流沙层的泥浆配方不难;但要能切实保证在钻进时取得持续、稳定的携沙效果、不塌孔,没有性能好的膨润土和有针对性的添加剂那就会是困难的问题了。

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各膨润土泥浆测试参数

从上表可以看出,泥浆粘度越高对穿越工程而言,膨润土需求量就越少;含砂量高会致使泥浆密度升高,携带力弱,形成的泥皮无韧性和粘附力,易沉淀失水,降低机械钻速,诱发沉砂卡钻;泥浆滤失量指泥浆在孔径内受压差的作用后,部分水渗入地层,这种现象称泥浆的失水性能或滤失特性,滤失量越大说明泥浆护壁性能差、携带能力弱。易引起地层坍塌、泥浆沉淀、漏浆、冒浆等风险。

下面是一个流沙层合理使用泥浆的实际案例。工程位于南京市鼓楼区中山北路与大桥南路交叉口,距离长江仅两公里,工程分为五扩一洗两托。根据现场地层调查,发现层位主要以流沙(细沙、粉砂)为主,根据现场采样测试:地层含砂量78%,含水率16%,土质4%,其他杂质2%(小颗粒卵石)。

泥浆方案:用PH >7.5的清水,1m3水加25-30kg Mi-swaco高 效膨润土,0.3kg

Mi-swaco的添加剂:白金派克(泥浆粘度为>60S)

穿越长度:80m

回扩至:Φ1100mm

钻屑量:约75m3

管径距离地:约2~4

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入土点返浆情况

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出土点返浆情况

从图可以看到,返出的砂屑和泥浆形成的携带环,砂屑均匀的被泥浆所包裹,清理和携带能力充分;两边返浆一致,管径非常畅通,未发生任何塌孔及漏失情况,也就是常说的形成了“活孔”,工程总共用时不足16小时。

(1)“好泥浆”并不仅仅是粘度。

(2)流沙工程中采用“大排量”、“高泵压”、“多加”膨润土等手段比较盲目,不能有效降低风险。

(3)不论是流沙层还是其它地层,一定要有“活孔”的概念,保持孔径畅通、稳定,钻屑和泥浆可以自由流动环形空间,还可以发挥钻机的zui大性能,拉管会变的无风险和容易,完成更多的工作量,可以获得更大利润。

(4)没有相同的地层,就没有相同的泥浆配方。任何泥浆配方都应根据地层、施工要求,结合设备、工具等一系列因素考虑,不能简单的依葫芦画瓢。

(5)科学使用膨润土及添加剂,不可以滥用和混用及不用,对工程来说是增加风险、增加成本。

(6)使用质量好的膨润土和添加剂不是成本增长、而是成本的下降。对工程而言可以说是事半功倍。