泥浆的配置方法

RevisedbyChenZhenin2021泥浆的配置方法泥浆的配置方法旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术，特别是在旋挖钻孔期间，在复杂地层地段施工中，为了确保施工质量，要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。在好的地层段施工（如在黄粘土层地段）进行旋挖钻孔施工可采用清水成孔作业或干成孔作业即成本低而且施工效率高。在特殊地层段施工如砂层（粗砂层和细砂层）、粉砂层、砂岩层、粉质土层、流砂层等等时，工地开工之前都要进行大量膨润土采购进行先期泥浆调制。在使用过程中，还要继续不断地进行泥浆制作，若是遇到含沙量大，砂砾石及流砂的地层施工，这就要求现场管理工人员必须具有良好尽业素质及丰富的施工经验。本文只针对旋挖钻机钻孔泥浆和不同而选用不同地层情况进行论述。一、旋挖钻孔灌注桩护壁泥浆分类通常情况下，在施工现场大多是通过人工利用搅拌机械进行膨润土泥浆制造，造浆时灰尘弥漫，不但污染环境且对人身也有一定伤害，所消耗膨润土最少也得用几十吨甚至上百吨，既是用量这么大但护壁效果还是不理想，孔内沉渣量大，普通地层孔内沉渣量也在2~3米是很常见。膨润土分为钠基土、钙基土和锂基土三种。前两者质量较好，大量用于旋挖钻孔泥浆配制和炼钢铸造中。虽然膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。但对地层适应性较差。实例：2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工，该地段为粘土层和泥岩层地质，该施工单位当时选用钠基土按1000kg水：20kg土:8kg碱的配比量进行进场造浆，添加碳酸钠（Na2CO3）进行孔内护壁，受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时，甚至7~10小时才能进行砼灌注，在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范围内方可灌注。由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，完工后直接造成经济损失25万元。目前市面上的造浆材料很多，但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍，其理论用量：为8﹪，即8㎏的膨润土可掺100L的水，对粘质土地层用量可降低3﹪~5﹪，较差的膨润土用量为水的12﹪左右。为了增强膨润土浆液的护壁效果就得配合外加剂来配制泥浆进行护壁。针对上述情况现就对泥浆原料及外用添加剂性能要求详解如下：（一）、泥浆原料粘质土的性能要求一般可选用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50﹪的粘质土制浆，这类地质在我国分布不多，目前土质最好产地是辽宁、山东、河南省份为主。当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2OH3（俗称碱粉或纯碱）、NaOH（氢氧化钠）或膨润土粉末以提高泥浆性能指标。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1﹪~0.4﹪。（二）、泥浆膨润土的性能、用量和价格1、钠基膨润土性能分析钠基土可用在在机械铸造业，造纸业中，农业当中，因它本身具有优良的分散性和膨胀性，高造浆率，低失水率量及胶体性能和剪切稀释能力所以被广泛用在钻井工程当中。目前厂家销售价大约350元/吨左右。2、钙基膨润土性能分析钙基土的性能与钠基土等同，都具有优良的分散性和膨胀性，但它的造浆率略低于钠基土，低失水率量及胶体性能和剪切稀释能力所以也被广泛用在钻井工程当中。目前厂家销售价大约300元/吨左右。3．锂基膨润土性能分析锂基膨润土是根据天然锂蒙脱石的结构性质改性合成的产品，状为含锂铝硅酸盐的白色固体粉状，遇水或乙醇、丙酮等极性溶剂中，形成胶体或充分溶胀使涂料的粘度增强，主要用于各种铸造涂料及多种陶瓷彩釉涂料中，用作基料的悬浮剂、触变剂。用于乳胶漆等日用化工中，用作悬乳体和膏体的触变剂、乳胶稳定剂、增稠剂，还可用作织物上浆料。（三）、泥浆外加剂的掺量及作用1、CMC（CarboxyMethylCelluose）全名羧甲基纤维素，可增加泥浆粘性，使土层 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用，掺入量为膨润土的0.05﹪~0.1﹪。2、FIC，又称铬铁木质素磺酸钠盐，为分散剂，可改善因混杂有土、砂粒、碎卵石及盐分等而变质的泥浆性能，可使上述钻渣等颗粒聚集而加速沉淀，改善护壁泥浆的性能指标，使其继续循环使用，掺入量为膨润土的0.1﹪~0.3﹪。3、硝酸基腐殖碳酸钠（简称煤碱剂），其作用与FIC相似，它具有很强的吸附能力，在粘质土表面形成结构性溶剂水化膜，防止自由水渗透。降低失水量。使粘度增加，可使粘度不上升，具有部分稀释作用。煤碱剂与FIC这两种分散剂可任选取一种。4、碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱，它的作用可使PH值增大到10，泥浆中PH值过小时，粘土颗粒难于分解，粘度降低失水量增加流动性性降低；小于7时，还会使钻具受到腐蚀，若PH值过大，则泥浆将渗透到孔壁的粘土中，使孔壁表面软化，粘土颗粒之间凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以8~10为宜可增加水化膜厚度，提高浆的胶体率和稳定性而降低失水量。掺入量为膨润土的0.3﹪~0.5﹪。在施工现场使用较多。5、PHP，即聚丙烯酰胺絮凝剂。它的作用是在泥浆循环中能清除劣质钻屑，保存造浆的膨润土粒；它具有低固相，低相对密度，低失水，低矿化，泥浆触变性能强的特点，掺入量为孔内泥浆的0.003﹪。6、(BaSO4)重晶石细粉.可将泥浆的相对密度增加到2.0~2.2,提高泥浆护壁作用.为提高掺入量重晶石细粉后,泥浆的稳定性降低其失水性,可同时掺入0.1﹪~0.3﹪的橡胶粉，掺入上述两种外加剂后，最适用于膨胀的粘质塑性土层和泥质页岩土层。7、纸浆、干锯末、石棉等纤维物质，其掺入量为水量的1﹪~2﹪，作用是防止渗水并提高泥浆循环效果。二、HDD聚合物泥浆调配使用2002年的下半年，捷高公司开始在设在中国的唯科东明工厂进行工厂试生产。在经过了九个月的工厂试生产与产品工地测试之后，捷高公司最终成功的使用国内钙土作为原料生产出了三种不同的高性能的HDD泥浆材料：DrillGel是一种基本型的90bbl造浆率的产品；Hydraul-EZ“易钻”是一种多用途的HDD泥浆材料；SuperGel-X“捷钻”是一种高造浆率的产品。先进的“多用途”的Hydraul-EZ“易钻”拥有多种功能，它可以降低HDD工程的施工风险。这些功能能够对付大多数的地层。先进的化学添加剂与处理工艺使它们适合于在沙、粘土、粉土、砾石甚至卵石地层中进行钻进施工。这种技术使得施工单位可以进行长距离、穿越多种地层的施工而不用中途更换泥浆。同时降低钻屑的膨胀率。这种包覆作用可使钻屑变为可流动的液态物，并能够随泥浆循环流出桩孔。2、用量配浆用水PH值调整至8~10后加入0.8~1.8㎏/1000L。3、使用方法在现场通常按照聚合物泥浆0.5㎏：5立方清水进行配比，在配比过程中,手感稍有粘度起线丝状即可；纯碱或碱粉的配比0.3﹪~0.5﹪。再利用空气压缩机将气压放入池内进行泥浆充分均和即可。市场价格1㎏/80元该浆的最大特点是固壁性强，孔内沉渣凝聚力强，沉淀速度快，人员劳动强度低，无污染，制浆快，无浪费，易保存，不易变质，使用简单直接均匀溶解水中即可。三、无固相泥浆概念无固相泥浆的基本概念清水中不含粘土，只需加入各种化学处理剂就能配出防塌，满足钻探工艺要求性能良好的冲洗液，即无粘土冲洗液。无粘土冲洗液又称无固相冲洗液，也有人称它为“化学水”。它是六十年代发展起来的一种新型冲洗液，在国外种类甚多，广为应用，如生物聚合物，羟乙基纤维素，瓜尔胶，РАМ加生物聚合物，РАМ加氯化钾等多种聚合物型无粘土浆液。无固相钻井液早期用于勘探钻井施工，各地质勘探队用的种类较多，它可以从根本上实现对油气层的保护，解决静态、动态携砂、清洁井眼和减小钻头阻力提高钻速的问题，近年来国内外开发了一系列的无固相钻井液，品牌多种类杂无法一一祥解。在此，本文只对无固相钻井液的开发应用现状与方向进行阐迷。国内外泥浆工作的发展先后经历了清水—天然泥浆—细分散泥浆—粗分散泥浆—不分散低固相泥浆—无固相泥浆等几个阶段。为了进一步消除粘土对泥浆性能的危害，由不分散低固相泥浆发展成生物聚合物无固相泥浆，即在水中加入全絮凝剂控制固相含在l%以下，另外加入一些高性能聚合物产品即成为无固相泥浆，使得钻井速度大幅度提高，目前国内的无固相泥浆体系正在建立和发展。实例：由上海腾兴工程机械租赁有限公司代理国内某家生产的无固相泥浆在哈尔滨松蒲大桥钻孔中得到应用，该段砂层较多，特别是在细、中砂层地段清渣效果比膨润土好，成孔后在下放钢筋笼导管等灌注工具时，只要不破坏孔壁的情况下，放置3-4小时粘结性能不发生变化，渗水量不大，且不易发生孔壁坍塌缩径现象，由于该桥址桩深量大，跨江面较长，施工场地小等因素，成孔后有时也要等场地平整，钢筋笼转场，砼运输等问题停放长达15-18小时左右，孔内沉渣也未超过10~15cm，有力保障了钻机在砂层段施工难的问题，该泥浆液目前的市场价约3.8~4.0万元/吨左右。其使用配比可参照前面捷高产品配比方法。无固相钻井液体系包括各种类型的水溶液和各种高聚物溶液，还包括用酸溶性材料组成的各类钻井液。钻井液具有低密度和低流动阻力的优点，有利于井下的正常工作和钻头功率的充分发挥。无固相钻井液具有粘度低，静切力小，利于除砂、除气和挑带岩屑，特别适用于低压、低渗裂缝发育的油气藏，利于发现和保护油气层。目前，国内外无固相钻井泥浆液主要研究方向为:(l)甲酸盐无固相钻井泥浆液。该钻井泥浆密度调整范围大，具有稳定性好、无腐蚀、无毒等优点。其缺点是成本较高，货源缺乏;不能形成泥饼，存在二次沉淀损害油气层的风险。(2)无固相盐水聚合物钻井泥浆液。该钻井液完井液性能稳定，易于维护，配制方便，密度可调整，具有特殊的流变性和良好的拼岩效果，综合成本低。(3)无固相正电性钻井泥浆液。该钻井泥浆液是一种在正电状态下分散的胶体体系，全部由阳离子处理剂配制而成。该体系具有独特的性能，(电位大于20mv，具有极强的抑制粘土分散能力，能够最大限度地分散粘土颗粒侵入油气层而造成的损害。(4)无固相有机盐钻井泥浆液。有机盐是带杂原子取代的有机酸跟阴离子与金属离子(钾离子、钠离子等所形成的盐，有机盐钻井液的特点是固相含盐低，流变性好，抑制性强，滤失造壁好，对金属无腐蚀，对环境无污染。从以上分析不难看出，只有科学合理地运好泥浆是成孔质量的保证，是经济效益的根本，是施工效率的保障。同时也希望通过此次耗时耗力查找资料，搜集整理，能给广大旋挖钻机施工用户带来一些方便及更好地提高经济利益作出点贡献。