定向钻施工中泥浆在流沙地层的运用

《定向钻施工中泥浆在流沙地层的运用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、.定向钻施工中泥浆在流沙地层的运用时间：2012年12月20日　作者：包鑫信息来源：互联网　阅读：755次【字体：大中小】　　摘要：本文以介绍了定向钻穿越流沙层如何控制流沙层施工风险。　　关键词：水平定向钻、流沙层、泥浆、风险　　在目前定向钻施工遇流沙层时，由于缺少有效的成孔手段，往往施工方会加大钻机吨位、增加膨润土或添加剂用量，以期能降低风险，即使这样，仍然没有把握。　　笔者参与过流沙层工程的泥浆使用服务，有些实践和体会，在风险控制、降低成本增加效率、泥浆和添加剂选择原则与使用方法、泥浆与设备在工程风险控制中的相互关系，愿与大家共同探讨。笔者最大的感受是设备和辅

2、助配套满足条件后，对于工程风险，如何选择性能符合要求的泥浆品种和合适的泥浆配方，才是解决问题的钥匙。　　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”。当沙之间的水分达到饱和时，沙子会翻滚起来，流动的地下水向上流动，产生的力克服了重力，使得沙粒更易漂浮；地面的振动增加了浅层地下水的压力，从而使沙子和淤泥沉积发生液化形成流沙。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。　　由此可以看出，对流沙层泥浆配方作用的关键要点是

3、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；输送能力通常用浆屑比表示，即泥浆对钻屑的携带比例。笔者对市场现用的数十种膨润土，做了携沙性能的浆屑比对照，其中Mi-swaco膨润土在美国制造，它对细沙、粉砂浆屑比值为1:1，即用1立方米泥浆携带1立方米沙；其它

4、膨润土泥浆的浆屑比值均为：3～6:1，即用3-6立方米的膨润土泥浆，有可能携带出1立方米流沙；尚不考虑这类泥浆形成的泥皮对孔道的保护效果。　　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,笔者对同一品种、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。表1各膨润土泥浆测试参数序号膨润土名称漏斗粘度S与Mi高效土比值含砂量与Mi高效土比值滤失量ml/30min与Mi高效土比值1Mi

5、-高效膨润土15113‰1512合资土712.135%16.7122.63华东土A612.485%16.7142.84西南土522.98%26.6710621.25湖北土522.98%26.67469.26华北土503.025%16.7224.47新疆土B483.159%30295.88广东土463.288%26.67234.69华东土B443.436%2020410安徽土433.5111%36.7336.611新疆土A413.688%26.6725512河南土374.089%30377.413东北土364.198%26.67255　　实验目的：检测各膨润土相关参

6、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。从表一可以看出，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。..　　笔者在市场看到泥浆产品资料中，对造浆率、漏斗粘度

7、、旋转粘度计粘度等参数的表述都未说明基本测试条件—膨润土和水用量，这极有可能出现资料表述的参数都符合使用要求，而实际使用时携沙能力弱，孔道易坍塌，因此让用户遇流沙工程时，因为对风险控制没有把握，尽量放弃这类工程，放弃不掉时，被迫用提高设备规格、过分加大膨润土和添加剂的用量等治表不治本的办法规避。有效的办法是选择性能符合的膨润土和添加剂；性能好的膨润土的基本特点：天然纳基土。最纯的蒙脱石（膨润土主要粘土成分）产生于初期的沉淀，美国怀俄明的膨润土蒙脱石含量不低于85%，基本取代钠、钙和镁离子。虽然在全世界范围内已发现不同纯度含量的蒙脱石土，但是在纯度上还是和俄怀明膨润

8、土差异很大