长江定向钻穿越的泥浆控制

《长江定向钻穿越的泥浆控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、长江定向钻穿越的泥浆控制来源：非开挖技术作者：陈雪华康新生金键日期：2009年08月26日访问次数：2331、工程概况2002年2月至9月，华东管道工程有限公司先后承揽了南京三江口等地5条管线的长江穿越工程。南京三江口长江穿越工程共有3条管线，分别为仪征—金陵输油管道工程φ406.4×8.7mm管线、甬沪宁原油管道工程φ508×9.5mm管线和φ121×8mm光缆套管，穿越长度均为1688m，管线最大埋深达52m。南京栖霞油库长江穿越工程共有2条管线，分别为金陵—扬子原料互供管输工程φ273.1×7.9mm和φ159×7mm管线，穿越长度均为1904m，管线最大埋深为50

2、.6m。穿越入土角为10°，出土角为6°~7°。5条管线穿越的共同特点是穿越距离长，管线埋深大，地层条件复杂，设计穿越主要地层为粉土、粉质粘土、淤泥质粘土、粉细砂等软土层（个别地段夹有卵石层），管线敷设的大部分地层为粉细砂层。工程采用美国引进的CMS55030水平定向钻机进行施工，钻机最大推拉力为275T，最大扭矩为80.7KN.m。2、泥浆的作用及控制难点泥浆是定向穿越中的关键因素，被视为定向钻的“血液”，其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造壁性，现场控制的主要因素是泥浆的粘

3、度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。长江穿越距离长，地质条件复杂，尤其是广为分布的粉细砂层成孔性差，易沉砂，且砂层的泥浆漏失率大；为达到将切屑较好地排出地面的目的，在管线埋深大、距离长的条件下，要求的泥浆压力和流量都会很大，但这样就不能排除江底冒浆的可能性，一旦冒浆，将打破孔内泥浆系统的良性循环，更易造成塞孔和塌孔，甚至会导致卡钻。而在钻导向孔、预扩孔和回拖各阶段均需泥浆保证良好的成孔、有效的携砂性能和润滑性能，这对泥浆的性能提出了很高的要求。3、采取的技术措施3.1基浆的配置：按照事先确定的试验泥浆配比，使用国内造浆率较高的NV-1型定向钻专用钠基膨润土按8-10

4、%重量比加淡水配出基浆（淡水基浆）。由于水平定向钻泥浆回收较低（相对油田钻井），施工过程中随时需要补充大量新配置的泥浆，选用造浆率高的优质钠基膨润土配浆，对保证钻进质量和提高钻进速度尤为重要。水源就近利用长江淡水，经过沉淀池沉淀后，抽入水罐内加碱（Na2CO3）软化，降低水中的Ca、Mg离子含量，改善水质，同时提高水的PH值，水的PH值为9~10时最适合膨润土的水化。3.2泥浆性能的控制和调整：①泥浆添加剂：为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能，在配出基浆的基础上，再按基浆重量的2-4‰比例加入的各种泥浆添加剂，使用的泥浆添加剂有：增粘剂、固壁剂和润滑剂等

5、。目前，国产和进口添加剂品种很多，使用时应注意选择，一是应注意各种添加剂间的互溶性及添加剂与基浆间的互溶性，防止出现絮凝和混合失效现象，可采用现场配小样试验解决；二是针对定向钻泥浆混配时间短、现配现用的特点，应优先选用液态添加剂。②粘度控制：根据穿越段地层情况，在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在60~65S；在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高5~10S，即达到65~70S；实际使用过程中，泥浆的配比随地层不同而随之变化，并选用不同的添加剂。③各阶段泥浆性能调整：（1）导向孔斜孔段：为保证钻屑携带和孔眼清洁，控制泥浆的失水，防止塌孔。需增大固壁剂、增粘剂含量。（2）导向孔水平孔段：

6、要及时提高润滑剂剂量，适当降低粘度和切力，保证泥浆的流变性能良好，使钻屑顺利返出地面，增强泥浆的润滑性，减小钻机旋转及推进阻力。（3）扩孔段：为增强泥浆的造壁性能，防止孔壁塌陷，防止缩径，需增大固壁剂、增粘剂剂量。（4）回拖段：为提高泥浆的润滑性，降低摩擦阻力，增强携屑效果；需提高增粘剂和润滑剂剂量（润滑剂剂量可增至基浆重量的10‰）。3.3泥浆的搅拌混合和回收①在扩孔和回拖期间，往往需要补充大量的泥浆，如何在短时间内配置出大量合乎要求的泥浆成为主要问题。现场采用了2套泥浆混配加料系统，6台20m3泥浆搅拌罐和一台28m3泥浆主罐，同时增加泥浆循环管路长度，相对延长了膨润

7、土及添加剂的熟化、混合时间，确保了泥浆的性能达到既定要求。②安装泥浆回收处理系统，通过对回流泥浆的筛选处理，使回流泥浆循环使用，一可更有效地保证泥浆的供应量；二可减少环境污染。3.4泥浆压力和流量的控制定向穿越泥浆压力和流量的控制原则是高流量、低压力，通过调整高压泥浆泵的档位和转速、泥浆喷嘴的直径和数量、控制钻进和回拉速度等来实现。①导向孔阶段：钻头泥浆喷嘴改一个φ14mm为两个φ12mm，提高流量。泥浆压力值根据钻进距离调整如下：0-300m泥浆压力为200-250psi，300-600m泥浆压力为300-350psi，60