浅析定向钻施工中泥浆控制.docVIP

浅析定向钻施工中泥浆控制 　　【摘 要】 水平定向钻穿越是管道建设当中非开挖穿越一种施工方法，在城镇、野外的特殊地域经常使用，定向钻穿越施工中泥浆是必然产物，废弃泥浆有着控制困难、泄露的随机性、污染水源、占地时间长等特点，对环境造成不利影响。随着社会不断进步，越来越多的人们将对泥浆来源逐渐认知和熟悉，为此控制减少泥浆使用量、排放量，采取科学的泥浆回收处里措施将成为定向钻施工中环境保护工作重点。 　　 【关键词】定向钻、泥浆、泄露、处理 　　 　　 一、泥浆来源及特性 　　 1、水平定向钻中的泥浆使用情况。在穿越过程中，选择最优的泥浆压力是工程顺利施工的保证。穿越过程需要经历打导向孔（钻孔）―扩孔―清孔―回拖等施工工艺过程，为避免卡钻、导向失控等问题，对泥浆成分的配比和使用量也会不断的增加和改进。预计每穿越1km管线需要泥浆量800立方米。 　　 2、泥浆主要配比。泥浆主要由水和膨润土构成，每100立方米泥浆配比见下表： 　　 表1-1泥浆配方 　　序号 材料名称 用量kg 功能及特点 　　1 钠基膨润土 5000 泥浆主要材料，与细土相仿 　　2 羧甲基纤维素钠/CMC 25 提高粘度和切力、降滤失、防塌和耐盐、耐温，其通过提高泥浆中固相颗粒的水化膜厚度和泥饼的压缩性，使失水量降低。 　　3 羧甲基淀粉/CMS 25 是一种降滤失剂，通过氢键吸附到粘土上，增加粘土的负电性和水化薄厚度，提高粘土颗粒间斥力，使泥浆保持一定数量的细颗粒，形成致密泥饼，从而增加滤液粘度。 　　4 正电胶干粉 25 与粘土颗粒只形成结构，不产生电性中和，不引起粘土颗粒聚沉。堵塞泥饼空隙，减小泥饼渗透性，降低失水量。 　　5 工业纯碱 5 可改善粘土的水化分散性能，降低滤失量，增大粘度和切力。 　　6 封堵剂 5 防止钻井液大量漏入地层，可做裂缝性和溶洞性地层堵漏。 　　7 油基润滑剂 10 增加泥浆的流变性和润滑性 　　 　　 3、不同地层泥浆配方。在穿越施工中，不同地质条件下要求泥浆的性能指标不同，通常通过改良泥浆配方来改善泥浆的性能。可穿越地质主要分为：粘土、亚粘土、粉砂细砂、中砂、粗砂砾砂、岩石。泥浆配方见下表： 　　 表1-2泥浆配方 　　地质 泥浆配比 　　粘土 膨润土+纯碱+降失水剂（CMC）+润滑剂=1：0.2%：0.5%：0.5% 　　粉砂细砂 膨润土+纯碱+正电胶+CMC+CMS+润滑剂=1：0.2%：0.3%：0.4%：0.5%:0.5% 　　中砂粗砂 膨润土+纯碱+正电胶+CMC+CMS+润滑剂=1：0.2%：0.4%：0.5%：0.5%:0.6% 　　岩石 膨润土+纯碱+正电胶+CMC+封堵剂+润滑剂=1:0.2%:0.5%:0.4%:0.5:0.6% 　　 4、废弃泥浆特点。穿越地层地质不同，有砂土、黏土、岩层、污泥、卵石等，通过钻头的不断切削，钻屑内会含有少量的金属矿物质等复合物粉碎体，使用过的泥浆是一种低密度聚合物，有保水效果等特点。具体见下表： 　　 表1-3废弃泥浆的组成 [4] 　　水分（%） COD（mg/L） 有机质（g/Kg） 粘土（%） §电位（mv） 污泥比阻（S2/g） 　　90～95 3000～8000 6～10 4～6 -30～-40 109～1010 　　因废弃泥浆保水效果好，所以废弃泥浆自身水粉分离较差，不容易沉淀，拉运起来十分困难。 　　 二、水平定向钻泥浆泄露原因及环保措施 　　 （一）冒浆。当定向钻穿越的河床底部土壤属于松散的砂土、粉土和软土时，设计穿越曲线中河床部位与穿越深度选择不合适，穿越过程中泥浆压力大于上方土壤和水的浮重，穿越部位土层开裂产生泥浆溢出现象。溢出泥浆量的多少与穿越孔径、压力成正比，与河床底部穿越深度成反比。冒浆的原因有很多，中国地质大学研究生刘杰认为冒浆的主要原因是由于地层存在天然的缺陷―空隙和裂缝等。 　　 1、冒浆现象对周围环境造成的影响。冒浆现象一旦发生，大量的泥浆会给水源和土壤造成污染；因泥浆保水性能好若在农田区会造成土地无法耕种；如穿越部位在城市乡村等居民住宅区，会出现房内地面隆起、开裂，引起群众的不满等。 　　 2、环境保护措施 　　 穿越中如果出现泥浆流量加大和泥浆压力减弱等情况可以判断为冒浆。一般选择下列方法控制：（1）工艺上控制冒浆：选择调整钻进参数，控制钻进泥浆排量的方法。泥浆的排量要依照地质情况进行控制。控制好导向孔钻进过程中的泥浆排量是避免冒浆的关键。（2）环境补救措施上控制冒浆：配备完善的泥浆循环和清洁处理回收系统，减少泥浆消耗量。首先是开挖引流池，池内铺设防渗膜。使用抽浆泵把废弃泥浆拉运走或运送到泥浆坑内进行回收利用处理。 　　 （二）卡钻。水平定向钻穿越岩石类、粘性等不利