现场泥浆使用与配置

现场泥浆使用1. 常用泥浆类型1.1. 不分散体系 不分散体系包括开钻泥浆，钻孔自然造浆 和其他经过稍加处理的体系，该体系不添加任何降粘剂和分 散剂来分散粘土颗粒，通常用于开孔和浅孔作业。1.2. 分散体系分为细分散和粗分散细分散：粘土高度分散，粘土加NaCO3,使 Ca粘土变为Na 粘土。粗分散：指粘土颗粒在泥浆中高度分散，加入适当处理剂使 泥浆适度絮凝。这种泥浆我们使用的也只有钙处理泥浆，也 就是石灰、石膏处理泥浆。1.3 .聚合物体系 泥浆通常用高分子聚合物的絮凝作用封装 钻屑、防止钻屑分散，以及覆在页岩上抑制页岩膨胀，还有 增加流体粘度并减少流体滤失率。常用聚合物包括：PAM、 PAN、PVA、CMC和天然植物胶产品。聚合物体系泥浆包括低固相泥浆、无固相泥浆。低固相泥浆低固体的固体总含量不能超出6%10%（体积含量）的范 围，粘土固体含量应控制在3%以下，钻屑和膨润土的比率 低于2比1，典型的低固体系是采用聚合物添加剂作为增稠 剂或膨润土增量剂，属不分散体系。.固相含量=（所测比重-1） *2*100%无固相泥浆无固相泥浆是指泥浆中不含粘土颗粒。是以高分子聚合物为 基础配制而成的水溶液，其主要成份为水、高分子聚合物及 天然植物胶和少量无机盐组成。这种泥浆也叫做第五代泥浆。 目前用作无固相泥浆的水溶性高分子聚合物主要哟普两种， 即水解聚丙烯酰胺（PHP）及聚乙烯醇（PVA）。聚乙烯醇的各 项性能均优于聚丙烯酰胺，但价格昂贵。2. 常用泥浆的配制2.1钙处理泥浆1立方泥浆：石灰为泥浆体积的0.30.5% 栲胶碱液0.51%烧碱浓度20%，调节PH值11左右石膏体系的pH值范围通常在910.5之间，使用浓度为 5.7-11.4克/升（即钙离子浓度为6001100毫克/升）。 石灰体系分两种典型类型：一是低浓度石灰体系为2.85.8 克/升，pH值范围通常在1112之间。一种是高浓度石灰体 系，石灰的使用浓度为14.342.8之间。说明：单纯在泥浆中加入生石灰不叫钙处理泥浆，而叫石灰 乳泥浆。钙处理泥浆是在淡水泥浆中或钠基泥浆中加入絮凝剂如.石灰、石膏、氯化钙等，并用稀释剂和降失水剂等调整泥浆 的性能，形成适度絮凝而稳定的粗分散体系的泥浆。絮凝剂 的主要作用是提供钙离子，因此不论哪种絮凝剂加入泥浆后 都能和粘土吸附的钠离子进行交换，减弱粘土的水化能力， 使水化膜变薄，因而使泥浆形成适度的絮凝状态。在稀释剂 和降失水剂的配合下，就可以使泥浆性能稳定，并使泥浆具 有良好的流动性。其优点在于：具有较好的稳定性和抗粘 土浸、钙浸、盐浸的能力；能够抑制泥页岩水化膨胀，失 水量小、泥皮薄，有利于加固孔壁；能保持低粘度，小切 力，使泥浆具有较好的流动性，有利于提高钻进速度。我队在煤田施工二叠纪时，遇一套黑色页岩、炭质泥岩、杂 色砂岩及煤层的综合层段，厚度在一百米左右。由于受构造 应力、倾角、层理等因素的影响，加之断层较多，所以岩石 十分破碎，极易引起大段剥落和坍塌。有的是先浸泡而后坍 塌；有的是一开始钻进就坍塌，塌至一定限度后又恢复正常， 有的是在钻进中突然坍塌。过去从提高泥浆比重上想办法、 打主意，但收效甚微。后来总结了经验，采用了钙处理泥浆 一石膏基泥浆，才防止了坍塌，保证了孔内安全我队在新安铝土矿区进行施工时，为了克服厚覆盖层膨胀、 缩径、遇水坍塌等问题，应用钙化泥浆，主要是采用石灰锯 末泥浆钻进。由于石灰中含有钙离子，所以能使泥浆具有絮 凝剂的作用。一方面，抑制造浆，使泥浆保持在絮凝的粗分 散体系的性能；第二、可使泥浆保持粘度低、切力小、流动 性好。具体作法是：钻进时每立方米泥浆中加入515公斤 石灰和适量锯末，循环均匀后即可进行钻进。穿过冲积层进 入基岩后，再利用其他处理剂使泥浆恢复应有性能，直到适 合地层需要为止 2.1低固相泥浆PAM的使用方法：配制泥浆时要了解原料的参数，PAM分子 量最好在300万以上。如果原料不是水解聚丙烯酰胺，在使 用时要先进行水解处理，具体处理方法是：1kg干PAM加入 170烧碱（NaOH），加水100kg，提前三到四天搅匀，即得到 1%浓度的PHP水解溶液，如果现场容器小，可少加水，但 对水解的浓度要有数。PAM常见的加量单位是PPm. 1PPm=百万分之一 是浓度单位 加水量计算：加水量=1000000*药品含量（%） /浓度1 %浓度的PAM溶液，每升溶液中PAM含量为100PPm,即PAM 固相含量为10g/升，若每立方米泥浆中PAM加量为100PPm 时，用量为一升溶液即可。配制1立方PAM溶液，所需PAM的重量可按下式计算。W=A/B*1000W一所需PAM的重量A一需配PAM的浓度B-PAM胶状或粉状的固相含量2.1.1. 低固相PHP泥浆配方：原浆=1立方清水+膨润土 24%+纯碱13kg配成的原浆+浓度1%PHP100150PPm+HPAN或等量CMC 0.10.3%+KHm0.20.5%2.1.2. “双聚”泥浆所谓“双聚”是指泥浆主要有PHP和HPAN为泥浆性能调节剂，属阴离子体系，是典型的不 分散低固相泥浆。其配制基础仍然是以粘土为基浆。主要用于煤系地层钻探施工。配制比例：粘土：水：纯碱：HPAN:PHP=1:20： 0.06： 0.1： 0.1 （重量比）即配制1立方泥浆的具体数量为：粘土 50kg,水1000kg,纯碱3kg,HPAN 5kg,PHP 5kg我队滑县王三寨煤预查矿区钻探使用“双聚”泥浆配方ZK0081 孔深 1420 米，ZK0041 孔深 1330 米泥浆配方以每立方米泥浆为例：25KG土粉+ 1kg纯碱+ 0.5%聚丙烯 酰胺溶液（重量比）+ 0.3%聚丙烯晴溶液（重量比）（重溶 液剂壁堵漏护%0.6+（重量比）溶液钾腐植酸0.1 + 量比），用以堵漏的棉籽壳用纯碱浸泡。2.2.2无固相泥浆取消粘土用量，适当增大PHP、HPAN的用量1立方泥浆中处理剂用量配方一：植物胶2kg PHP 1kg CMC 1kg kp共聚物2kg高效润滑剂35kg配方二：植物胶3kg PHP 0.5kg CMC 0.5kg kp共聚2kg高效润滑剂5kg配方三：PHP 1kg HPAN 24kg KHm 5kg CMC 1kg 高效润滑剂 5kg配方四：PHP 1kg PVA24kg Kp共聚物5kg高效润滑5kg （聚乙烯醇使用时需加热至90度）绳索钻进对泥浆性能指标要求:3 滤失1.031.05g/cm 量 15ml/30min 粘度 1922s 密度 3PH值910泥皮厚度0.50.8mm泥浆密度与固体含量对照表密度 1.04 1.06 1.08 1.10 1.12 1.14 1.1671114固体含量17202326现场护壁堵漏工作1.石灰乳锯末泥浆堵漏锯末泥浆混合液：制备锯末混合液的泥浆，要求稳定性好， 胶体率不小于95%，比重为1.151.2之间，粘度为30秒 40秒。锯末的浓度以每立方米泥浆加入干燥的锯末重量计加 入不同的锯末浓度。一立方，算。钻孔堵漏根据漏失程度. 米泥浆可加入30公斤，50公斤，120公斤，150公斤等，其 最大加入浓度，以水泵灌入时能吸动为准。如果从孔口灌入， 浓度就不受限制了。灌入后最好静止一段时间。让石灰乳及 惰性材料在裂隙段膨胀。2. 棉籽壳堵漏，用以堵漏的棉籽壳用纯碱浸泡3. 其他惰性材料堵漏一般采用就地取材的原则。堵漏剂的堵漏能力一般取决于它的种类、 尺寸和加量。根据计算和实验得出，可靠地堵塞漏失通道的惰性充填 材料的最大尺寸应等于裂缝张开量的1/2，而且不同大小的填充材料 应按照一定的比例配合，才能得到最佳效果。粗颗粒在裂缝中造成堵 塞骨架，而细小颗粒则充填其中，可减少渗透性和提高稳定性。4. 胶体泥浆堵漏1立方基浆二浓度2.5%PHP700800PPm+等量CMC泵入5. 黄泥球最好用粘性好的粘土和水搅拌，同时可加入一些锯末或其他 毫米左右直径的圆柱4030Z20cm,15纤维物质，做成长 状，在PAM溶液中沾一下即可投入孔内。投至预期高度后， 下钻具压实，扫开即可。向孔内投入黄泥球，水泥球及沥青球等可塑性物质，在钻 杆下面接上一个岩心管接头，把投入孔内的泥球通过串动钻 具，加压挤入孔壁裂缝内，把裂缝或通道堵死，而达到堵漏 目的。要使这种方法取得预期的堵漏效果，必须：第一，要 能够把泥球送到孔内裂缝附近。如果孔内没有水位，从井口 投入是比较容易的；如孔内有水位，同时深度又较大，就要 把泥球装在岩心管内，送到孔底后，用水压法把泥球压出。 第二，裂缝大小，因为过小的裂缝如节理等，泥球不能进入， 钻具转动及冲洗液冲刷，都有可能把泥球冲走，而没有效果6. 水泥浆固井水泵灌注法是如何实施的？(1)扫孔及泵送水泥浆为防水泥浆被稀释，扫孔钻具一定要扫到孔底(或人工孔底)， 这样钻具底部返出的水泥浆，除上部与水接触的的水泥浆被 水稀释外，可保证大部分水泥浆不被水所2m1.稀释，而又能做到水泥浆柱浸泡在水中进行凝固。为此，必 须在灌注过程中进行粗略的计算，了解水泥浆已进到钻杆的 具体位置。粗略计算的方法是每包水泥（50公斤）按0.4水灰比计算，约可配成比重2.0g/cm的水泥浆35升（未包括地表损耗量，约510%）； q3 直径50毫米钻杆内容积为1.2升/米（42钻杆为0.8升/米），地 面管线（包括吸水管、排水管、泵、机上钻杆等）容积一般为65 80升。例如一次泵送10包水泥共得350升（未计损耗），当水泥浆 全部抽完后进入钻杆内的长度：（350-65） /1.2=240米。若灌注孔深 为260米，则水泥浆前锋离孔底还差20米，如果此时把整个钻具提 离孔底，则水泥会被孔内水所稀释。（2 ）压水工序压水量根据以上方法计算，为孔内静水位到孔底之间的钻杆内 腔的容积，并加上地面管线容积的量。如上例中，灌注孔深260米， 静水位离孔口 220米，则静水位离孔底是40米。压水量二（40X1.2） +65=113 升。如上述灌送10包水泥的浆液，压入水后其前锋已返出钻杆外（如水 泥少于10包时，水泥浆可能仍未到达孔底），然后拆开钻机上钻杆， 靠钻杆内外液柱压力差，使水泥浆继续沿钻杆内下落，并从钻头底部 返出钻杆外，直至钻杆内压力平衡为止。由于外环状空间容积比钻杆 容积大。因此，在钻杆外上返高度较低。在水位很低的条件下，如压 水量过多，则在卸开机上钻杆后，由于钻杆内外压力差，压入水也可 能下至孔底，使水泥浆受到稀释。当孔内静水位高时（如离孔口 30米）压力的情况。计算方法与上同。压水量接近于钻具内的容积加上地面管线容积，可以保证水不压出钻 具底部，这时钻杆外的水泥浆高度比钻具的水泥浆高度会大一些。当 提钻时，会向钻杆内回流或填补孔底空间，水泥浆不会被稀释。相反， 如此时压入水量过小，则提升钻具时，可能有一部分水泥浆被稀释。具体的操作是压水完后才提升钻具，如压水量较多时，就不必另开泵 冲洗钻杆了；如压水量少，需另开泵冲洗钻杆时，必须估计钻具下端 已提离水泥面1015米后才能冲洗，否则洗钻杆的水也可能把一部 分水泥浆稀释。常用的水泥固井配方: 用氯化钠+三乙醇胺复合速凝早强剂 氯化钠+三乙醇胺复合速凝早强剂的作用原理是：其中的氯 化钠主要起速凝作用（原理与氯化钙相近，但较弱）；其中的 三乙醇胺主要起早强作用。因为三乙醇胺是表面活性剂，吸 附在水泥颗粒表面，降低了其表面张力，加速了水泥的润湿 水化分散，加快了水泥的水化反应，此外，三乙醇胺分子量 小，在水泥颗粒表面形成薄的亲水膜，促使水泥分散，使单 位体积中的颗粒数增加，故起速凝早强作用。水泥使用500号以上%0.05三乙醇胺+%1%0.5 NaCL配方:一代水泥+食盐500g+三乙醇胺25g操作方法：先将食盐和三乙醇胺溶按比例于少量水中，待水泥浆搅制成后，再加入水泥浆中。水灰比二0.450.55之间候凝时间24小时即可探孔。绳索取心在复杂地层施工，遇到破碎地层、掉快、坍塌 地 层时，一定要随钻随固，一旦大意，很可能造成事故。.