缓凝水泥浆置换工艺在超深冻结井筒中的运用

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作者：宋波

来源：《中国科技博览》2013年第30期

摘要随着井筒深度不断加大，一次冻全深井筒冻结深度不断加深，对置换用缓凝水泥浆

液稳定性、浆液凝固时间、水泥浆固结体强度等都有了更高的要求，本文对超深度冻结孔置换用缓凝水泥浆试验研究进行了总结。

关键词超深井筒缓凝水泥浆优化试验

中图分类号：TD265.34

近年来，随着井筒深度不断加大，一次冻全深井筒冻结深度不断加深，对置换用缓凝水泥浆液稳定性、浆液凝固时间、水泥浆固结体强度等都有了更高的要求，因此开展超深度冻结孔置换用缓凝水泥浆试验研究对冻结法施工具有重要的意义和很强的实用价值。

一、新配比缓凝水泥浆试验研究

缓凝水泥浆置换对浆液稳定性和凝固时间以及固结体强度都有严格的技术要求。在工地下放冻结管的要求时间内，浆液在孔内沉淀少而不离析，一般充填材料结石率要大于95%，沉淀厚度也能达到设计要求。根据井筒冻结深度确定每根冻结管从置换钻孔内粘土浆---起钻---下放冻结管---焊接---打压试漏整个施工过程所需的时间，再确定缓凝水泥浆的初凝时间。设计的缓凝水泥浆初凝时间，一定要满足下放冻结管最长时间的要求，初凝时间20小时或30小时。水泥浆结石体28天抗压强度应达到地下水压力的2倍以上。试验用原材料使用内蒙鄂托克前旗永恒水泥有限责任公司生产蒙优牌复合硅酸盐水泥P.C32.5R.，HN-1混凝土缓凝减水剂和西安科技大学研制的JS-1型高效缓凝剂，以及浆液稳定剂：膨润土等。

按照使用单位提供的原材料及配比配制了水泥浆液，并对浆液各项性能进行了测试，该配比所配制的缓凝水泥浆液泌水率大，结石率低，6h可插入性差，不能满足浆液稳定性要求；

初凝时间较短，不能满足20或30小时以上的要求，必须进行进一步的试验研究。分别配比添加缓凝剂、稳定剂，并按相应水灰比制作缓凝水泥浆液10组，对每组浆液泌水率、结石率及流动性进行了测试。可以看出：（1）在缓凝剂掺量和水灰比相同的情况下，稳定剂的掺入可大大改善浆液的稳定性，浆液6h的泌水率由不掺和时的29%减少到5.5%，结石率大幅度提高，但同时也伴随着流动性的小幅减少。（2）在缓凝剂掺量和稳定剂相同的情况下，水灰比降低同样可以使浆液的稳定性有所改善。（3）随着水灰比的增大，稳定剂的掺量也要随着改变，一般在3～10%之间。