循环钻机施工作业指导.doc

正、反循环钻机施工作业指导书 概念介绍 正循环回转钻孔：泥浆高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头（钻锥）在回转时将土层搅松成为钻渣，被泥浆浮悬。随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆在循环使用。井孔壁依靠水头和泥浆保护，对泥浆的质量要求较高。 反循环回转钻孔：与正循环相反，泥浆由钻杆外注入井孔，用真空泵或其他方法（如空气吸泥机）将钻渣从钻杆中吸出。泥浆起辅助护壁作用，相对正循环泥浆质量要求较低，但遇到钻深孔或易坍塌土层时，需要高质量泥浆。 正、反循环钻孔的适用范围： 钻孔方法 适用范围 泥浆作用 土层 孔径（cm） 孔深（m） 正循环回转钻 粘性土、粉沙、细砂、中粗砂、含少量砾石、卵石土（含量少于20%）、软岩； 80~250 30~100 浮悬钻渣并护壁 反循环回转钻 粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石土（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）； 80~300 用真空泵小于35，用空气吸泥机可达65，用气举式可达120； 护壁 正反循环所用的泥浆性能指标： 泥浆由水、粘土（或膨润土）和添加剂组成。 使用下表的注意事项： （1）、地下水位高或其流速大时，指标取高值，反之取低值； （2）、地质情况较好，孔径或孔深较小的取低限，反之取高限； （3）、在不容易坍塌的粘质土层中，反循环钻进时，可采用清水提高水头（≥2m）维护孔壁。 钻孔方法 地层情况 泥浆性能指标 相对密度 粘度Pas 含砂率% 胶体率 % 失水率 ml/30min 泥皮厚mm/30min 静切力Pa 酸碱度PH 正循环 一般地层 易坍地层 1.05~1.20 1.20~1.45 16~22 19~28 8~4 8~4 ≥96 ≥96 ≤25 ≤15 ≤2 ≤2 1~2.5 3~5 8~10 8~10 反循环 一般地层 易坍地层 卵石土 1.02~1.06 1.06~1.10 1.10~1.15 16~20 18~28 20~35 ≤4 ≤4 ≤4 ≥95 ≥95 ≥95 ≤20 ≤20 ≤20 ≤3 ≤3 ≤3 1~2.5 1~2.5 1~2.5 8~10 8~10 8~10 相对密度：指泥浆与4℃同体积水的质量之比；作用：数值偏大，护壁能力强，正循环时浮悬钻渣能力强；但太大时（≥ 粘度：指液体或混合液体运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力；作用：粘度大，孔壁泥皮厚，对防止翻砂、阻隔渗漏有利（护壁能力强），悬浮带渣能力强；太大（超出上表上限），则容易糊钻。 静切力：指静止的泥浆开始流动所需的最小外力，又称滑动静应力，他表示泥浆结构的强度，以破坏1cm2上的泥浆颗粒结构所需要的力表示。作用：要适当（在表中要求范围内）；数值过大，流动阻力过大，导致泥浆相对密度过大；过小，则钻渣不容易浮悬，带渣能力差； 含砂率：指泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比；为常规检查指标； 胶体率：指静止状态的泥浆内，呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度，用百分比表示；作用：胶体率越高，粘土颗粒越不易沉淀。浮悬钻渣的能力越强。 失水率：又称失水量或渗透量，是指泥浆在钻孔内受内外水头压力差的作用在一定时间内渗入地层的水量，以ml/30min为单位；作用：失水率越小，胶体率越大，护壁效果越好（对遇水软化的泥岩尤其有利）；失水率过大的泥浆，会增大泥皮厚度，对遇水软化的泥岩尤其不利，会导致地层膨胀而坍孔。 酸碱度：即PH值，PH值等于7，为中性，小于7，为酸性。大于7，为碱性；泥浆的PH值在8~10为适当，这时粘土颗粒可进行分散，水分子进入粘土内部使其膨胀，颗粒表面形成吸附性水化膜（又称束缚水），使失水率减小，能较快形成薄而坚韧的泥皮，对护壁有利，可增加泥浆稳定性和胶体率。PH值过小，失水率会急剧上升；PH值过大，则泥浆滤液将渗透到孔壁的粘土中，使孔壁表面软化、粘土颗粒之间的凝聚力减弱，从而导致坍孔。该指标为常规检验检查指标。 泥浆原材料要求： （1）、粘质土的性能要求：塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%；当缺少符合该要求的粘土时，可采用性能略差的粘质土，并掺入合格粘质土30%； 当采用性能较差的粘质土（塑性指数不小于15）调制的泥浆性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3（纯碱）、NaOH或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标，掺入量由试验确定；一般Na2CO3（纯碱）的掺入量为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。 （2）、膨润土的性能和用量：膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种，前者质量较好；一般用量为水的8%（8kg的膨润土可掺100L的水）；质量较差时为12%； 常用泥浆外掺剂的要求： CMC：全名羧甲基纤维素，具有使地基土表面形成薄膜的强化作用和降低失水率的作用，掺入量为膨润土的0.05%~0.1%，一般地基土很少使用。