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. 分散體系分為細分散和粗分散細分散：粘土高度分散，粘土加NaC03,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、P

2、VA、CMC 和天然植物膠產(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6 %10 % （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

3、（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. 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 9 10.5 之間，使用濃度為 5.7 11.4 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 2.8 5.8 克/ 升， pH 值范圍通常在 11 12 之間。 一種是高濃度石灰體 系，石灰的使用濃度為 14.3 42.8 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

4、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，有利于提高鉆進速度。我隊在煤田施工二疊紀時，遇一套黑色頁巖

5、、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。有的是先浸泡而后坍 塌；有的是一開始鉆進就坍塌， 塌至一定限度后又恢復(fù)正常， 有的是在鉆進中突然坍塌。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。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

6、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)均勻后即可進行鉆進。穿過沖積層進 入基巖后，再利用其他處理劑使泥漿恢復(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

7、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100PPm 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B PAM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1% PHP10（150PPm+HPA或等量 CMC 0.1 0.3 %+KHm0.20.5 %2.1.2. “雙聚”

8、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 ：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 %

9、聚丙烯晴溶液（重量比） （重溶 液劑壁堵漏護% 0.6 +（重量比）溶液鉀%腐植酸 0.1 + 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 2 4kg KHm 5kg CMC 1kg 高效潤滑劑 5kg配方四：PHP1kg PVA24kg Kp共聚物5kg 高效潤滑5kg （聚乙烯醇使用時需加

10、熱至 90度）繩索鉆進對泥漿性能指標要求：3 濾失量 15ml/30min 粘度 1922s密度PH值910泥皮厚度0.50.8mm泥漿密度與固體含量對照表密度 1.04 1.06 1.08 1.10 1.12 1.14 1.1671114固體含量 17202326現(xiàn)場護壁堵漏工作1. 石灰乳鋸末泥漿堵漏鋸末泥漿混合液：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加入不同的鋸末濃度。一立方，算。鉆孔堵漏根據(jù)漏失程度. 米泥漿可加入 30 公斤， 50 公斤， 120 公斤， 150 公斤等，

11、其 最大加入濃度， 以水泵灌入時能吸動為準。 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2.5 % PHP700- 800PP

12、m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毫米左右直徑的圓柱 4030 (Z20cm,15纖維物質(zhì)，做成長 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，而達到堵漏 目的。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。

13、第二，裂縫大小， 因為過小的裂縫如節(jié)理等， 泥球不能進入， 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，除上部與水接觸的的水泥漿被水稀釋外，可保證大部分水泥漿不被水所2vm- 1.稀釋，而又能做到水泥漿柱浸泡在水中進行凝固。為此，必 須在灌注過程中進行粗略的計算，了解水泥漿已進到鉆桿的 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%; 3

14、 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，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=（40X 1.2

15、 ） +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

16、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