管道穿越新型泥浆体系多媒体课件

管道穿越泥浆体系管道穿越泥浆体系介介 绍绍.第一部分 公司简介第二部分 前 言 第三部分 免开挖泥浆的基本理论免开挖泥浆的基本理论 第四部分 室室 内内 研研 究究 第五部分 免开挖泥浆的现场应用免开挖泥浆的现场应用 第六部分 社会效益分析社会效益分析第七部分 总总 结结 .第二部分第二部分前前 言言.第三部分第三部分免开挖泥浆的基本理论免开挖泥浆的基本理论.（一）泥浆在免开挖工程中的（一）泥浆在免开挖工程中的主要作用：主要作用：1、携带钻屑、清洗孔道作用：、携带钻屑、清洗孔道作用：与钻井工程泥浆一样，在免开挖施工过程中，与钻井工程泥浆一样，在免开挖施工过程中，利用循环泥浆的方法将孔道内的钻屑携带出地利用循环泥浆的方法将孔道内的钻屑携带出地面，从而达到清洗孔道的目的。面，从而达到清洗孔道的目的。.2、平衡地层压力、稳定孔道的作用、平衡地层压力、稳定孔道的作用 孔孔道道中中充充满满泥泥浆浆，泥泥浆浆的的液液柱柱压压力力对对孔孔道道能能起起到到支支撑撑的的作作用用，泥泥浆浆具具有有良良好好的的造造壁壁性性，能能在在孔孔道道上上形形成成一一层层致致密密的的泥泥饼饼，同同时时泥泥浆浆还还具具有有良良好好的的化化学学防防塌塌性性能能，能能抑抑制制孔孔壁壁的的粘粘土土水水化化分分散散。因因此此泥泥浆浆具具有有平平衡衡地地层层压压力和稳定孔道的作用。力和稳定孔道的作用。.3、冷却钻头、润滑作用、冷却钻头、润滑作用 钻进过程中，钻头与地层摩擦，温度会钻进过程中，钻头与地层摩擦，温度会升高，降低钻头使用寿命，由于泥浆的存在，升高，降低钻头使用寿命，由于泥浆的存在，它能降低钻头的温度，同时他还能有效地降低它能降低钻头的温度，同时他还能有效地降低钻头与孔道地层的摩擦力，起到润滑的作用，钻头与孔道地层的摩擦力，起到润滑的作用，提高钻头的耐磨性。提高钻头的耐磨性。.（二）泥浆的组成（二）泥浆的组成 1、免开挖泥浆需要达到的性能的分析、免开挖泥浆需要达到的性能的分析 由于施工的地层、深度、工艺等不同，由于施工的地层、深度、工艺等不同，免开挖工程用泥浆同钻井工程的泥浆不同，其免开挖工程用泥浆同钻井工程的泥浆不同，其主要区别如下：主要区别如下：、由于免开挖工程一般施工在、由于免开挖工程一般施工在20-30米范围的表层，主要存在的问题是砂层成孔性米范围的表层，主要存在的问题是砂层成孔性差，容易坍塌，地表水层容易引起串层，造成差，容易坍塌，地表水层容易引起串层，造成泥浆严重漏失，因此，免开挖泥浆要求有良好泥浆严重漏失，因此，免开挖泥浆要求有良好的造壁性能和堵漏功能，而对耐温性没有要求。的造壁性能和堵漏功能，而对耐温性没有要求。.、由于免开挖工程属于大斜度超水、由于免开挖工程属于大斜度超水平钻进，孔道半径大，钻具与孔道接触面积大，平钻进，孔道半径大，钻具与孔道接触面积大，要求泥浆有良好的润滑性，同时为了泥浆有良要求泥浆有良好的润滑性，同时为了泥浆有良好的携带、悬浮性，要求泥浆粘度一般在好的携带、悬浮性，要求泥浆粘度一般在50-70s以上以上。.、免开挖泥浆施工过程中穿越的地层、免开挖泥浆施工过程中穿越的地层单一，不向钻井施工那么复杂，对泥浆的要求单一，不向钻井施工那么复杂，对泥浆的要求没有钻井施工那么严，但泥浆在整个免开挖过没有钻井施工那么严，但泥浆在整个免开挖过程中的作用不可忽视，如果说泥浆失钻井的血程中的作用不可忽视，如果说泥浆失钻井的血液，那么泥浆同样也是免开挖工程中的血液。液，那么泥浆同样也是免开挖工程中的血液。.、免开挖泥浆施工过程中穿越的地层、免开挖泥浆施工过程中穿越的地层单一，不向钻井施工那么复杂，对泥浆的要求单一，不向钻井施工那么复杂，对泥浆的要求没有钻井施工那么严，但泥浆在整个免开挖过没有钻井施工那么严，但泥浆在整个免开挖过程中的作用不可忽视，如果说泥浆失钻井的血程中的作用不可忽视，如果说泥浆失钻井的血液，那么泥浆同样也是免开挖工程中的血液。液，那么泥浆同样也是免开挖工程中的血液。.2、免开挖泥浆组成、免开挖泥浆组成 根据以上分析，免开挖泥浆主要需要以根据以上分析，免开挖泥浆主要需要以下几种材料组成下几种材料组成 、基础材料、基础材料 主要包括水、土粉主要包括水、土粉.、性能调节剂、性能调节剂 主要包括：防塌剂、润滑剂、包被剂、主要包括：防塌剂、润滑剂、包被剂、降失水剂、降失水剂、pH值调节剂、堵漏剂、加重剂、值调节剂、堵漏剂、加重剂、纯碱、增粘剂等纯碱、增粘剂等.（三）泥浆材料及作用机理（三）泥浆材料及作用机理根据免开挖施工的特点，提出免开挖泥浆的根据免开挖施工的特点，提出免开挖泥浆的基础配方为膨润土基础配方为膨润土+纯碱纯碱+滤饼剂滤饼剂+护壁剂护壁剂+单单项压力封闭剂项压力封闭剂+润滑剂，不同材料在泥浆中的润滑剂，不同材料在泥浆中的作用及加量不同。下面就各种材料的应用及作作用及加量不同。下面就各种材料的应用及作用原理如下：用原理如下：.膨润土泥浆的主要组成部分，常用的膨润土是指钠膨润土，在泥浆中的加量5-8%（根据实际情况定），其主要成分是蒙托石，具有配浆率较高，容易水化等特点。在泥浆中的作用是：（1）增加粘度和切力，提高井眼的净化能力；（2）形成低渗透率的泥饼，降低滤失量；（3）对于胶结不良的地层，可改善井眼的稳定性；（4）能在一定程度上防止孔漏。.调节泥浆调节泥浆pH值，促进膨润土快速水化，值，促进膨润土快速水化，一般加量为土量的一般加量为土量的5%。.滤饼剂是一种乳液状有机高分子化合物，由滤饼剂是一种乳液状有机高分子化合物，由AMPS在一定温度和催化条件下聚合而成，分子量在一定温度和催化条件下聚合而成，分子量在在800万以上，在泥浆中加量万以上，在泥浆中加量0.1-0.3%，主要作用，主要作用机理：机理：（1）滤饼剂见水就能够溶解，溶于水后，其）滤饼剂见水就能够溶解，溶于水后，其分子由卷曲状迅速延伸，支链与地层的粘土、岩屑分子由卷曲状迅速延伸，支链与地层的粘土、岩屑快速吸附，在孔壁周围形成一层质地优良的泥饼，快速吸附，在孔壁周围形成一层质地优良的泥饼，固结井壁；固结井壁；（2）同时可以有效增加泥浆体系的润滑性，）同时可以有效增加泥浆体系的润滑性，减少钻具和孔道的摩擦力，该产品对环境无污染。减少钻具和孔道的摩擦力，该产品对环境无污染。.护壁剂是一种天然高分子，从植物中提取，护壁剂是一种天然高分子，从植物中提取，经深加工而制成的一种白色自由流动粉剂，能经深加工而制成的一种白色自由流动粉剂，能很快地溶解于水。在溶于水后，可以快速提高很快地溶解于水。在溶于水后，可以快速提高泥浆的粘度，其分子在水溶液中能与粘土、岩泥浆的粘度，其分子在水溶液中能与粘土、岩石快速吸附，与孔壁新钻开的地层中的岩石和石快速吸附，与孔壁新钻开的地层中的岩石和粘土具有极强的亲和力，配合滤饼剂使用效果粘土具有极强的亲和力，配合滤饼剂使用效果更佳，固结井壁，尤其适用于沙层，起到护壁更佳，固结井壁，尤其适用于沙层，起到护壁和固壁的作用。同时该产品还是一种非常好的和固壁的作用。同时该产品还是一种非常好的降滤失剂，该产品在半年后能自然降解，丝毫降滤失剂，该产品在半年后能自然降解，丝毫不产生对环境的影响。不产生对环境的影响。.在泥浆中起润滑作用，避免了油基润滑剂在泥浆中起润滑作用，避免了油基润滑剂对环境的污染。对环境的污染。.俗名液体套管，是由棉绒制成，其作用俗名液体套管，是由棉绒制成，其作用是：是：（1）有利于形成泥饼，封堵孔隙，糊壁）有利于形成泥饼，封堵孔隙，糊壁造壁，防止孔漏；造壁，防止孔漏；（2）有利于提高泥浆的悬浮携带能力。）有利于提高泥浆的悬浮携带能力。.第四部分第四部分室室 内内 研研 究究.泥浆在免开挖工程中主要起携带钻屑、冷却钻头、清洗孔道、平衡地层压力、稳定孔道以及润滑作用，我们针对免开挖施工的实际过程及不同地层泥浆的要求，制定不同的泥浆配制方案。由于免开挖工程一般施工在20-30米范围的表层，主要存在的问题是砂层成孔性差，容易坍塌，地表水层容易引起串层，造成泥浆严重漏失，因此，免开挖泥浆要求有良好的造壁性能和堵漏功能，而对耐温性没有要求；同时免开挖工程属于大斜度超水平钻进，孔到半径大，钻具与孔道接触面积大，要求泥浆有良好的润滑性，同时为了泥浆有良好的携带、悬浮性，要求泥浆粘度一般在50-70s以上。实验目的：实验目的：-体体 系系 性性 能能 评评 价价.解决海水配浆分层的问题，由于海水矿化物含量高，对双电层有压缩作用，粘土在海水中不容易水化分散，出现分层现象，解决方法：增加液相粘度或增加分散剂加量，提高粘土的分散能力。实验目的：实验目的：-体体 系系 性性 能能 评评 价价.针对不同的地层情况提出相应的泥浆配方。实验目的：实验目的：-体体 系系 性性 能能 评评 价价.1、淡水配浆（表1）（二）（二）实验数据实验数据：-体体 系系 性性 能能 评评 价价方案密度漏斗粘度AVPVYPAPI失水润滑g/cm3smPasmPasPamL系数1#1.035029181180.112#1.03533119127.80.123#1.03543120117.40.124#1.04784227156.40.145#1.03533221117.80.126#1.03523321128.20.117#1.03563423118.20.058#1.04763926137.80.129#1.03613626108.40.13.根据实验结果，建议在导向孔阶段，采用4#方案，并根据现场施工情况，调整膨润土和单向压力封闭剂，做好防漏、防塌工作；在扩孔阶段采用9#方案，最后一次扩孔按8#方案进行，保持泥浆的润滑性，确保施工的顺利进行。（二）实验数据（二）实验数据：-体体 系系 性性 能能 评评 价价 2、海水泥浆（表2）方案密度漏斗粘度AVPVYPAPI失水润滑静止24hg/cm3smPasmPasPamL系数1#1.2338161159.80.15不分层2#1.21401812680.14不分层.1、经过半年的不断探索实验，室内配制出免开挖应用泥浆，分别针对不同的施工要求，不同的地层特征，我们提出了具有代表意义的九套泥浆方案，建议在施工过程中根据具体情况，选择使用不同的泥浆配方（见表3-5）。（三）实验结论及建议（三）实验结论及建议-体体 系系 性性 能能 评评 价价.（三）实验结论及建议（三）实验结论及建议-体体 系系 性性 能能 评评 价价用水要求 以碳酸氢钠、硫酸钠水型为好，可根据当地的水源环境而定，但总矿化度最好不超过3000ppm。如果总矿化度超过15000ppm，可考虑用速溶土配合抗盐土。孔径500，长度500mm，长度500m粘土层1、膨润土 10002、纯碱 503、滤饼剂 104、护壁剂 255、水基润滑剂 25细砂层1、膨润土 10002、纯碱 503、滤饼剂 104、护壁剂 505、水基润滑剂 50中砂层1、膨润土 11002、纯碱 553、滤饼剂 104、护壁剂 505、悬浮携砂剂 506、重晶石 48007、水基润滑剂 50表4.（三）实验结论及建议（三）实验结论及建议-体体 系系 性性 能能 评评 价价孔1000，长度800m粘土层1、膨润土 10002、纯碱 503、滤饼剂 104、护壁剂 255、水基润滑剂 50细砂层1、速溶钠膨润土 12002、纯碱 603、滤饼剂 104、护壁剂 755、重晶石 48006、水基润滑剂 50中砂层1、钠膨润土 12002、纯碱 603、滤饼剂 104、护壁剂 755、悬浮携砂剂 506、重晶石 48007、水基润滑剂 50表5.2、配置方法 先在泥浆罐中打满20方水，通过配浆漏斗将药品按配方顺序加入，搅拌10分钟，可达到使用性能，满足施 工作业要求。性能能够达到预期目标，满足免开挖施工要求；能够达到海水配浆要求，实现海水快速配浆。（三）实验结论及建议（三）实验结论及建议-体体 系系 性性 能能 评评 价价.第五部分第五部分免开挖泥浆的现场应用免开挖泥浆的现场应用 .现场施工中，施工阶段的不同，对泥浆的要求也不同，施工过程中根据地层情况对泥浆进行调整。1、现场施工、现场施工.钻导向孔施工是整个工程的基础，通过导向孔施工获得具体的地层资料，以便指导下一步扩眼施工过程中泥浆方案的制定。由于导向孔施工大部分在新的地区进行，对地层的掌握不十分清楚，因此在导向孔施工过程中必须保证泥浆中各种材料的加量，确保形成井眼规则稳定，以利于后期施工。（1）、导向孔.、技术难点及措施：导向孔阶段关键是尽可能将孔内的泥沙携带出地面，同时维持孔壁的稳定性，在造浆性好的粘土层，由于地层岩屑易分散，采取尽量减少膨润土加量，降低固相含量，同时提高泥浆液相粘度，以达到防止泥包钻头的目的；在钻至粉土、淤泥质粉质粘土地层，由于地层疏松，胶结差，成孔差或放置时间过长容易塌孔。钻井中容易出现泥浆窜漏情况，施工中采用高粘切，低失水，提高滤饼剂、护壁剂、单向压力封闭剂加量，以形成致密泥饼及避免因泥浆窜流掏空地层而造成的坍塌情况；粉砂含砾地层浅层粘土层在沉积过程中形成的含砾石（或姜结石）地层易造成卡钻事故。（1）、导向孔.如果粘土层中含有少量的砾石，因粘土地层较软，在钻井中可通过控制钻进速度逐渐将砾石挤入地层中，从而防止卡钻。如果地层中出现大量的砾石，首先，提高泥浆的初切力，利用泥浆的悬浮、携带能力把落下的砾石及时携带到地面，并在井壁形成致密的泥饼，从而减少砾石层的崩塌速度，避免卡钻发生；其次，提高泥浆的粘土含量，利用大量粘土颗粒进入砾石层间形成胶结作用，达到稳定井壁作用；第三，利用滤饼剂、护壁剂的胶结作用以提高地层自身强度，达到稳固井壁作用。（1）、导向孔.、泥浆配制及处理：在配浆罐中加入工程用水，在搅拌的同时（或从加料漏斗中）依次加入6%膨润土、0.3%纯碱、0.05%滤饼剂、0.3护壁剂、0.1%水基润滑剂和0.3%单向压力封闭剂，搅拌均匀后放入上水罐（储备罐）中备用，在钻进过程中，根据地层及泥浆性能的变化进行调整，同时补充泥浆量，以保证导向孔的安全施工，泥浆性能要求如下：（1）、导向孔项目项目密度密度粘度粘度AVAVPVPVYVYV初初/终切终切pHpH值值磨阻磨阻FLFLg/cmg/cm3 3s smPa.smPa.smPa.smPa.sPaPaPaPa系数系数mLmL要求要求1.051.0580803838242414143 3月月7 7日日8.58.50.130.136 6月月8 8日日.扩孔过程中，主要以防止井眼坍塌，提高机械钻速，降低作业成本为关键。根据导向孔施工所掌握的地层特性，有针对性地对泥浆进行调整，在保证扩孔施工安全顺利的前提下，尽量控制泥浆处理剂的用量，达到节约成本的目的。同时也应尽量考虑扩孔施工中可能出现的问题，避免引泥浆原因引起复杂事故。（2）、扩孔.（2）、扩孔.、配浆配制及处理 如采用多次扩孔施工，由于目前施工中泥浆无法回收，应根据导向孔施工过程中得到的地层信息，对泥浆用料进行调整，才能达到节约成本和稳定井壁的作用。建议配方如下：5%膨润土、0.25%纯碱、0.02%滤饼剂、0.3护壁剂、0.1%水基润滑剂、0.3%单向压力封闭剂，泥浆性能要求如下：（2）、扩孔项目项目密度密度粘度粘度AVAVPVPVYVYV初初/终切终切pHpH值值磨阻磨阻FLFLg/cmg/cm3 3s smPa.smPa.smPa.smPa.sPaPaPaPa系数系数mLmL要求要求1.051.0560603535232312122 2月月6 6日日8.58.50.10.18 8.回拖是整个免开挖工程的核心工程，必须提高孔壁的润滑性，形成稳定的孔道，确保回拖的安全、顺利，泥浆的粘度控制在80s，确保泥浆的携带性能，保持孔道内的清洁，满足回拖要求。（3）、回拖.、技术难点及措施 确保孔道内的清洁和泥浆的润滑性能。扩孔过程中，加强循环，增加润滑剂用量，避免强行拖拉、扭转造成钻具事故。（3）、回拖.、配浆配制及处理 回拖前一次扩孔施工时建议使用5%膨润土、0.25%纯碱、0.03%滤饼剂、0.3护壁剂、0.5%水基润滑剂、0.3%单向压力封闭剂，确保形成一个稳定的孔道及回拖工作的顺利进行，泥浆性能要求如下：（3）、回拖项目项目密度密度粘度粘度AVAVPVPVYVYV初初/终切终切pHpH值值磨阻磨阻FLFLg/cmg/cm3 3s smPa.smPa.smPa.smPa.sPaPaPaPa系数系数mLmL要求要求1.051.0570703636252511113/83/88.58.50.090.096 6.使用该方案进行过多次施工，没有出现过任何复杂情况，下面仅举其中一个例子进行介绍。基础资料 管道二公司在黄河支流沁河进行了实验。该工程属于西气东输工程的关键工程。孔径为1066毫米，长度为1300米。该工程是这种大管径施工中，长度最长的，并且该工程所穿越的地层有800米的流沙层。该工程成功后，受到许多部门的表扬，中央电视台还为此作了专题报道。、现场资料现场资料.导向孔钻进 在循环灌中加入清水，边搅拌边依次加入6%速溶土、0.2%纯碱、0.1%滤饼剂、0.4%护壁剂。钻进中补充清水，按比例补充各种处理剂，钻完一定进尺后，大排量充分循环洗井，定期进行孔壁回拖，以确保孔壁稳定。随时注意钻具的扭矩，以及泥浆的返砂情况。、泥浆施工过程、泥浆施工过程-现场施工现场施工.扩孔钻井 在扩孔钻进过程中，随着井眼的不断扩大，井壁表面积大幅度增加，井壁更容易吸水膨胀导致坍塌。因此，施工过程必须加大滤饼剂和护壁剂的加量。扩孔泥浆配方为：边搅拌边依次加入6%速溶土、0.2%纯碱、0.2%滤饼剂、0.5%护壁剂、0.2%水基润滑剂。钻进过程中按比例补充以上各种处理剂。确保钻进过程中钻头回拖频率，挤压孔壁，清洁孔道。为保证成品管的顺利回拖，在最后一次扩孔过程中，为保证成品管的顺利回拖，在最后一次扩孔过程中，必须形成一个稳定的井眼，施工过程中，充分利用泥浆必须形成一个稳定的井眼，施工过程中，充分利用泥浆造壁性和扩孔器的造壁性和扩孔器的“挤压挤压”作用，形成稳定井眼。另外，作用，形成稳定井眼。另外，必须加大水基润滑剂的用量，将水基润滑剂的加量调整必须加大水基润滑剂的用量，将水基润滑剂的加量调整到到1%1%。、泥浆施工过程、泥浆施工过程-现场施工现场施工.、泥浆施工过程、泥浆施工过程-现场施工现场施工.第六部分第六部分社会效益分析社会效益分析.-管道穿越体系管道穿越体系现场应用效果分析现场应用效果分析F井壁稳定：井壁稳定：钻进中定期循环加入管道穿越体系泥浆添加剂抑制了地钻进中定期循环加入管道穿越体系泥浆添加剂抑制了地层的造浆，降低了钻井液的滤失量。经过试验，该体系比其他体系层的造浆，降低了钻井液的滤失量。经过试验，该体系比其他体系（正电胶体系、改性淀粉、正电胶体系、改性淀粉、CMC钻井液、聚合醇钻井液体系、钻井液、聚合醇钻井液体系、PAC体系、常规聚合物钻井液体系）体系、常规聚合物钻井液体系）具有明显防塌具有明显防塌和井壁稳定效果和井壁稳定效果效果。效果。F井眼净化：井眼净化：根据不同情况及时调整钻井液的流变性能，充分利用好根据不同情况及时调整钻井液的流变性能，充分利用好固控设备，所以起下钻及下套管都正常，无遇阻情况，说明该体系固控设备，所以起下钻及下套管都正常，无遇阻情况，说明该体系钻井液井眼净化效果较好。钻井液井眼净化效果较好。F润滑防卡：润滑防卡：全井起下钻通畅。说明该体系钻井液润滑防卡效果较好。全井起下钻通畅。说明该体系钻井液润滑防卡效果较好。.谢谢大家！.