钻井泥浆膨润土介绍

钻井泥浆膨润土介绍
钻井泥浆膨润土介绍

钻井泥浆膨润土介绍

膨润土外观特征是适当粒度的粉末,因含杂质的不同,有白色、灰色、灰黄色和紫红色等颜色,易吸潮,吸潮后结块。

一般要求膨润土的造浆率为16米3。钠膨润土的造浆率较高,而钙膨润土需要经过改造处理才能使用。目前我国水基钻井液所用的粘土分为三个等级:一级为符合API标准的钠膨润土;二级土为改性土,经过改性符合OCMA(Oil Compang Materials,Association)标准要求;三级为较次的配浆土,仅用于性能要求不高的钻井液。如堵漏用的钻井液等。

为了保证膨润土的质量,在使用之前应先进行鉴定。

室内测定标准为:将膨润土和蒸馏水配成浓度为6%的泥浆(在100克蒸馏水中加入6克膨润土),用1200转/分的速度强烈搅拌15分钟,不加

任何处理剂,测定其性能应达到如下要求。

1、塑性粘度应大于15毫帕秒;

2、有效粘度应大于18毫帕秒;

3、动切力应大于1.9帕;

4、静切力为0—15帕;

5、滤失量小于15毫升;

6、含砂量小于0.5%;

7、pH值为7左右;

8、细度要求通过200目筛;

9、粘土密度小于2.70克/厘米3。

现场测定标准为:若现场无上述实验设备。可将膨润土与清水配制成密度为1.05克/厘米3的钻井液,再加0.5%左右的Na2CO3,钻井液的漏斗粘

度应大于20秒,滤失量小于10毫升,这种膨润土即可作为配制钻井液的原材料。膨润土是基础配浆材料,适用于淡水和矿化度小于2000毫克/升的咸水钻井液,也可以作为降滤失剂、增粘剂和堵漏剂。钻井泥浆膨润土具有良好的悬浮性、触变性,滤失量小、造浆性能好,配制方便、易调整钻井液比重等特点,是深井及海洋钻井工程必不可少的理想基础材料。

泥浆配比资料

饶秋生申金生 (中国建筑技术集团有限公司郑州分公司,郑州 450053) 摘要: 水平定向穿越对不同地质情况施工中,泥浆配置工作对穿越成功起到至关重要的作用。本文通过在不同地质中的施工经验,总结一些提供给同行,共同学习。 关键词:水平定向钻进、泥浆配置 水平定向钻进已广泛应用于市政、通信中管线穿越。施工的孔径越来越大,穿越长度越来越长,钻越不同地质的情况也越来越多。钻进中的成孔率和孔洞的稳定性对泥浆的配置质量要求越来越高。本文对水平钻进中泥浆配置的适应性作详细分析。 1 泥浆的分类及性能 1.1分类 中国膨润土矿资源非常丰富,既有钙基膨润土,又有钠基膨润土,此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。膨润土(Bentonite)又称膨土岩等,是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物,其化学式为Nax(H2O)4{(Al2~xMg0.)[Si4O10](OH)2}。由于蒙脱石层间水和层间可交换阳离子存在,按蒙脱石所含可交换阳离子种类、含量和结晶化学性质等,可将膨润土划分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱性土)和天然漂白土(酸性土)三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。碱性土的主要交换阳离子为Na+(和K+),碱性系数大于或等于1,碱性土主要交换阳离子为Ca2+、Na+或Ca2+、Mg2+等,碱性系数小于1,酸性土主要交换阳离子为H+(Al3+)。 1.2性能 1)物理性质 膨润土一般为白色,淡黄,因其含铁量不同又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等色。膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。 2)化学组成 膨润土的主要化学组分是二氧化硅(SiO2),三氧化二铝(Al2O3)和水(H2O)。氧化铁和氧化镁含量有时也较高,钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。膨润土中的Na2O和CaO 含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。 3)理化性能 膨润土具有极强的吸湿性,吸水后膨胀,膨胀数可达30倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液,这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力。对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量可达5倍于它的重量,具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。主要表现在:吸水速度慢,但吸水率和膨胀倍数大;阳离子交换量高;在水介质中分散性好,胶质价高;它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好,PH值高;热稳定性好;有较高的可塑性和较强的粘结性;热湿拉强度和干压强度高。所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。 2 泥浆的检验方法 测量泥浆密度的仪器目前用得最多的是密度秤。测量时,将泥浆装满于泥浆杯中,加盖后使

钻井液常规计算公式

钻井液常用计算 一、水力参数计算:(p196-199) 1、地面管汇压耗: Psur=C×MW×(Q/100)1.86×C1 Psur---地面管汇压耗,Mpa(psi); C----地面管汇的摩阻系数; MW----井内钻井液密度,g/cm3(ppg); Q----排量,l/s(gal/min); C1----与单位有关的系数,当采用法定法量单位时,C1=9.818;当采用英制单位时,C1=1; ①钻具内钻井液的平均流速: V1=C2×Q/2.448×d2 V1-------钻具内钻井液的平均流速,m/s(ft/s); Q-------排量,l/s(gal/min); d-------钻具内径,mm(in); C2------与单位有关的系数。当采用法定计量单位时,C2=3117采用英制单位时,C2=1。 ②钻具内钻井液的临界流速 V1c=(1.08×PV+1.08(PV2+12.34×d2×YP×MW×C3)0.5)/MW×d×C4 V1c -------钻具内钻井液的临界流速,m/s(ft/s); PV----钻井液的塑性粘度,mPa.s(cps); d------钻具内径,mm(in) MW----钻井液密度,g/cm3(ppg); C3、C4------与单位有关的系数。采用法定计量单位时,C3=0.006193,C4=1.078;采用英制单位时,C3=1、C4=1。 ③如果≤V1c,则流态为层流,钻具内的循环压耗为 P p=C5×L×YP/225×d+C6×V1×L×PV/1500×d2 ④如果V1>V1c,则流态为紊流,钻具内的循环压耗为 P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L+C7/d4.82 P p---钻具内的循环压耗,Mpa(psi); L----某一相同内径的钻具的长度,m(ft); V1-------钻具内钻井液的平均流速,m/s(ft/s); d------钻具内径,mm(in) MW----钻井液密度,g/cm3(ppg); Q-------排量,l/s(gal/min);

泥浆配比实用培训资料(doc 18页)

泥浆配比实用培训资料(doc 18页)

饶秋生申金生 (中国建筑技术集团有限公司郑州分公司,郑州 450053) 摘要: 水平定向穿越对不同地质情况施工中,泥浆配置工作对穿越成功起到至关重要的作用。本文通过在不同地质中的施工经验,总结一些提供给同行,共同学习。 关键词:水平定向钻进、泥浆配置 水平定向钻进已广泛应用于市政、通信中管线穿越。施工的孔径越来越大,穿越长度越来越长,钻越不同地质的情况也越来越多。钻进中的成孔率和孔洞的稳定性对泥浆的配置质量要求越来越高。本文对水平钻进中泥浆配置的适应性作详细分析。 1 泥浆的分类及性能 1.1分类 中国膨润土矿资源非常丰富,既有钙基膨润土,又有钠基膨润土,此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。膨润土(Bentonite)又称膨土岩等,是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱

润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。3)理化性能 膨润土具有极强的吸湿性,吸水后膨胀,膨胀数可达30倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液,这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力。对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量可达5倍于它的重量,具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。 膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。主要表现在:吸水速度慢,但吸水率和膨胀倍数大;阳离子交换量高;在水介质中分散性好,胶质价高;它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好,PH值高;热稳定性好;有较高的可塑性和较强的粘结性;热湿拉强度和干压强度高。所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。 2 泥浆的检验方法 测量泥浆密度的仪器目前用得最多的是密度秤。测量时,将泥浆装满于泥浆杯中,加盖后使多余

膨润土在地铁盾构施工中的应用

以郑州地铁一号线05标会展中心站~黄河东路区间隧道为例,介绍了膨润土浆 液的性能及其在盾构施工中的应用 1 工程概况 郑州地铁一号线05标会展中心站~黄河东路站区间大体呈反“S”形,区间线路从会展中心站东端头出发,下穿会展中心立交匝道后继续行进,在下穿熊儿河后,于军事管理区西南角转向东,沿金水路到达黄河东路站。线路右线全长(右DK25+~右DK27+),左线全长(左DK25+~左DK27+)。本段线路左线设二条平曲线,曲线半径分别为350m、400m;右线设两条平曲线,曲线半径分别为350m、410m。区间覆土厚度为~18m,区间最小坡度‰,最大坡度‰。区间隧道设一处泵房(与区间风井合建),联络通道二处。 区间所处地层主要为第(8)层:粉砂,浅灰色,饱和,中密~密实,颗粒级配一般,颗粒成分由石英、长石、云母组成。局部夹灰色密实粉土。层厚~,平均厚度,层底标高~,平均标高,层底埋深~,平均埋深;第(9)层:细砂,灰一褐黄色,饱和,中密一密实,偶见蜗牛壳碎片、小姜石,颗粒级配一般,颗粒成分主要由石英、长石组成,含少量暗色矿物。层厚~,平均厚度,层底标高~,平均标高,层底埋深~,平均埋深。 2 膨润土的使用研究 会展中心站~黄河东路站区间风井始发后,地层主要以富水砂层为主,使用泡沫剂进行改良土壤效果不明显,推进速度缓慢,出土温度过高,刀盘扭矩经常达到额定扭矩,开挖土舱压力无法建立,超挖现象明显,地面沉降较大,掘进速度为5mm/min以内,推进一环的时间最长可达到8个小时,推进期间由于机器温度过高会引起刀盘不停的跳闸,刀盘结泥饼的机率也大大的增加。 3 膨润土改良土体的机理研究 膨润土的组成和结构构造 膨润土是以蒙脱石为主要成分的非金属粘土类矿物,蒙脱石含量占到30%~80%。蒙脱石是含水的层状铝硅酸盐,其晶体结构由两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氢氧八面体晶片组成,属2:1型层状硅酸盐矿物。其理论化学式为Nax(H20)4{A12[A1xSi4-x010](OH)2},八面体中存在的阳离子数为2,四面体中存在的阳离子数为4。一般硅氧四面体和铝氢氧八面体中存在如Fe2、Fe3+、Mg2+、A13+等阳离子的同象置换,当置换阳离子为低价时,使结构增加等当量的负电荷,由层间吸附阳离子补偿。蒙脱石晶层之间阳离子与晶体格架间形成电偶极子,加上蒙脱石晶层之间结合力较弱,能吸附极性水分子,根据阳离子种类及相对湿度,层间能吸附一层或两层水分子。另外,在蒙脱石晶粒表面也吸附了一定的水分子,结构水以0H基形式存在于晶格中。 膨润土的膨胀和渗透机理 盾构掘进中所使用的膨润土是粘土的一种,主要成分蒙脱石其四面体中的硅可被铝随机置换,八面体中的铝可被同价或低价离子如Ca2+、Na+、Mg2+等类质同象置换,这种类质同象置换过程使蒙脱石晶层面有过剩的负电荷,在层间产生静电场,因此蒙脱石层间可吸附Ca2+、Na+、Mg2+等阳离子和水(H30+)、氨(NH+4)等极性分子。正是蒙脱石这种特有的吸附功能使得膨润土具有很强的膨胀能力。 膨润土一般分为钠基和钙基膨润土,在工程中多使用钠基膨润土(本试验中也选用了钠基膨润土),其颗粒的单位晶层中存在极弱的键,钠离子本身半径小,离子价低,水很容易进入单位晶层问,引起晶格膨胀,颗粒的体积膨胀为原来颗粒体积的l0~40倍,吸水后形成一道不透水的防渗层。若再经过一段较长时间,膨润土颗粒会变成膏脂状,渗透系数可以降到1×10-7m/s以下,几乎不透水。 从微观结构来看,膨润土颗粒是粒径小于2μm的无机质,主要结构体系为Si―Al―si,

配制钻井液几种常用计算公式

配制钻井液几种常用计算公式 一、 配制水基钻井液所需材料的计算 1 配制定量、定密度的水基钻井液所需的粘土量 已知:钻井液重量=粘土重量+水重量 其中:钻井液重量=11V ρ 粘土重量=22V ρ 水的重量=33V ρ 所以: 332211ρρρV V V += (1) 因为: 213V V V -= (2) (2)代入(1)则得: 整理后 ()322112ρρρρ--= V V …………………………(3) 又因 22ρW V = (4) (4)代入(3)整理后 W -粘土重量;V 1-钻井液体积;V 2-粘土体积;V 3-水体积; 1ρ-钻井液密度;2ρ-粘土密度;3ρ-水的密度; 2 配制定量、定密度的水基钻井液所需的水量 水量=欲配钻井液体积-所需粘土体积 其中:粘土密度 粘土重量所需粘土体积= 二、 调整钻井液密度所需材料 1 加重钻井液所需加重材料数量计算

(1)定量钻井液加重时所需加重材料的计算: 式中 W -加入的加重材料重量; 浆V -原浆体积; 1ρ-原浆密度; 2ρ-欲配的钻井液密度; 3ρ-加重材料的密度; (2)配制定量加重钻井液时所需加重材料的计算: 式中 W-所用加重材料的重量; V -欲配的钻井液体积; 1ρ-原浆密度; 2ρ-欲配的钻井液密度; 3ρ-加重材料的密度; 2 降低钻井液密度所需水量(或低密度钻井液量)之计算 式中 V -降低密度时需要的水量; 浆V -原浆体积; 1ρ-原浆密度; 2ρ-加水稀释后的钻井液密度(即要求的钻井液密度)。 三、 钻井液的循环容积 1 井筒容积计算(即井内钻井液量计算) (1)经验式 井眼内的钻井液量()2 1000/31井径井径=井段?m m V

膨润土泥浆在水平定向钻施工中的应用及特点

膨润土泥浆在水平定向钻施工中的应用及特点 在几十年前,水平定向钻技术在西方就成为了一项重要技术。早期,这项技术只是应用于穿越河流铺设管线,而在这些地方,明挖铺设显然是不切合实际的。随着这项技术的进一步发展,水平定向钻技术成为了众多市政管线铺设工程的选择,应用范围逐渐扩大,被用于穿越公路、机场跑道以及地下管线,甚至穿越地下建筑。近年来水平定向钻技术发展很快,穿越纪录不断被打破,铺管直径已从几公分发展到一米以上 [1]泥浆是定向钻工程的血液,泥浆质量往往是决定工程成败的关键。随着水平定向钻市场需求的不断扩大,泥浆材料也拥有巨大的市场需求,而膨润土是水平定向钻泥浆的主要造浆材料。 1定向钻技术及泥浆功用 1.1 定向钻技术原理 (1)钻进。 在管道铺设的一端固定钻机,按照设定的角度,设备驱动钻杆带动钻头旋转前进,并在导向仪的控制下,按施工要求的深度和长度进行钻进,穿过地面障碍物后,穿出地面。在钻进的过程中,为防止钻杆被土层夹紧、抱死,需要由泥浆泵通过钻杆、钻头打出膨化水泥或泥浆,起到固化通道,防止塌陷,同时也能冷却钻头,润滑钻杆。 (2)回扩。 在钻头带着钻杆穿出地面后,卸掉钻头,将回扩头于钻杆安装固定,动力头回拖,钻杆带着回扩头反向回拖,扩大管道直径尺寸。 (3)回拖。 在回扩头回拖的同时,将管道固定在回扩头后,动力头拖动钻杆,带着回扩头和管道同时进行反向回拖运动,直至将管道拖出地面,完成管道铺设施工。 1.2 泥浆的功用 (1)悬浮和携带泥(岩)屑。 这是泥浆的基本功用之一,是把钻头或扩孔器破碎的泥(岩)屑带出孔道,保持孔道清洁,以利于管道回拖。 (2)稳定孔壁。 孔壁是否稳定和规则是水平定向穿越是否成功的决定性因素,是高速优质进行水平定向穿越的重要基础条件。 (3)润滑。 在钻导向孔和管线回拖过程中泥浆可以起到很好的润滑作用,在坚硬岩石地层扩孔时对扩孔器的润滑作用更加明显。 (4)冷却钻具。 在导向孔钻进和回扩过程中,钻头和扩孔器旋转破碎泥(岩)层产生一定的热量,钻杆不停地与孔壁摩擦,也产生一定的热量。泥浆能冷却钻头和钻杆,延长钻具使用寿命。 (5)了解地层。 对返出地面的泥浆进行分析,可以了解穿越地层的岩性,适时调整施工工艺[2]。 2水平定向钻泥浆特点及指标要求 2.1 泥浆特点 水平定向钻工程施工中泥浆的指标是变化的,不同的施工条件和底层环境对泥浆的要求不同,因此泥浆的现场配制方法和配方上可能有所不同。但从泥浆的功用上可以看出定向钻泥浆的一般性要求。 (1)粘度。 粘度可以被描述为液体流动的能力,良好的粘度性能保证泥浆在孔内适当的流动,粘度过高,

钻井液种类简介

钻井液种类简介 1、聚合物无固相钻井液体系 特点是不含土相,固含低、机械钻速快,用于提高上部地层机械钻速。处理剂以选择性絮凝处理机为主,常用PHP(0.05~0.15%)和K-PAM(0.05~0.3%)。 适用范围:1. 适合于地质情况熟悉的非高地层倾角(≤30°)无流体显示的非易塌构造或区块,主要用于表层的快速钻进。2. 适合于井漏严重、非易塌层位、无流体显示的各构造短时间的强钻。 2、聚合物钻井液体系 聚合物具有很强的包被抑制能力,可以防止粘土矿物进一步水化,防止钻井液性能变差,有利于携带钻屑,保持井壁稳定。 适用范围。 1. 非高地层倾角井的表层易水化分散的泥页岩井段,既有利于防塌,又能适当提高机械钻速。 2. 中深井井段出现恶性纵向裂缝漏失,而上部裸眼井段又易因清水浸泡出现垮塌情况下,作为井底清水强钻时覆盖易塌层的钻井液。 3. 适用于44 4.5mm井眼段大于200m,或311.2mm井眼段1000-2500m,地层倾角小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。 调整原则 随地层破碎程度增加,胶结性变差或裂缝发育,应在保持矿化度的前提下(防起泡)提高沥青类处理剂含量作封堵只用。易塌区块辅

以0.5~1.0%聚合醇或无渗透抑制剂,加强体系的防塌抑制性。 3、聚磺钻井液体系 聚磺钻井液体系具有如下特点:1. 利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂,既能提高钻井液体系粘度,同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。2. 加入分散型磺化系列处理剂提高钻井液体系的降滤失性能,如加入磺化沥青改善泥饼质量提高护壁能力。 3. 聚磺钻井液体系配制和转化方便。 适用范围 1. 高压力系数的易塌层钻进,能在防塌的基础上适当地提高机械钻速。 2.深井段高温、高密度条件下的易塌层钻进。 3. 适合于非特殊工艺的深井,有利于提高机械钻速,适合于川东地区所有区块。 钻井液现场配制与维护 1、检查井场钻井液材料质量检验单等有关资料,保证钻井液材料的质量。 2、配制钻井液前必须清洗钻井液罐。 3、若需要,必须处理配浆用水。 4、应按钻井液设计要求配制钻井液,并确保其性能达到设计要求。

钻孔灌注桩泥浆配制

钻孔灌注桩泥浆配制 灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,依照成孔方法不同,灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。 钻孔灌注桩泥浆配制基本规定: (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

钻井泥浆材料的所以成分及解释

(土粉) 泥浆粉的性能:奈普顿泥浆粉是一种先进的国外技术的进口产品,是一种水溶性,易混合的粉末颗粒聚合物,在水中充分溶解后成半透明糊状,粘度大,该浆在孔内沉淀杂质速度非常快,钻具在孔内钻进时,泥浆总是保持清澈透明,钻具钻杆表面干净,在孔内由于钻具连续运动,化学泥浆和水混合的越均匀粘度就越强,凝聚力也就越快,就是泥浆回到泥浆池内也没一点杂质沉淀。在孔壁周围行成了一层薄透明糊状保护层。无毒无污染,它通用于桩基钻进和地下连续墙等基础工程施工。它具有保持钻孔稳定;可配置高粘度泥浆;便于重复利用;废浆易于降解处理;回用率高;能提高桩基磨擦承载力,能提高钻屑粘聚能力利于钻屑快速清出钻孔的特点。 2、泥浆粉优势: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。而使用膨润土又要通过机械搅拌,人员搬运,尘土飞扬,污染大,易浪费,长时间堆积如山,易变质等,泥浆制作最少也得两人以上才能完成泥浆拌和。 3、泥浆粉用量:配浆用水PH值调整至8—10后加入—㎏/1000L。 4、泥浆粉使用方法:在现场通常按照化学泥浆㎏: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﹪—﹪。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。 碳酸钠(纯碱)化学式为Na2CO3,俗名纯碱,又称苏打、碱灰,一种重要的化工基本原料,纯碱工业的主产品。通常为白色粉末,高温下易分解,易溶于水,水溶液呈碱性。纯碱在潮湿的空气里会潮解,慢慢吸收二氧化碳和水,部分变为碳酸氢钠,所以包装要严,否则会吸潮结块,碳酸钠与水生成Na2CO3·10H2O,Na2CO3·7H2O,Na2CO3·H2O三种水合物,其中Na2CO3·10H2O最为稳定,且溶于水的溶解热非常小。多应用于照相行业,其商品名称为碳氧。 Na2CO3·10H2O又称晶碱,以前,晶碱常用于家庭洗涤和洗羊毛,故又称“洗濯碱”①。过去,我国民间习惯使用既能洗衣又能发面的“块碱”,那是用纯碱加大量水搅拌制成的(另加有一些小苏打(NaHCO3),其含水量在50%以上。碳酸钠溶于水时呈吸热反应,在空气中易风化。Na2CO3·7H2O不稳定,仅在~36℃范围内才能从碳酸钠饱和溶液中析出。碳酸钠是弱酸强碱盐。用化学方法制出的Na2CO3比天然碱纯净,人们因此称它为“纯碱”。纯碱的用途很广,

泥浆的配置方法

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米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 kg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

钻井各种计算公式

钻头水利参数计算公式: 1、 钻头压降:d c Q P e b 42 2 827ρ= (MPa ) 2、 冲击力:V F Q j 02.1ρ= (N) 3、 喷射速度:d V e Q 201273= (m/s) 4、 钻头水功率:d c Q N e b 42 3 05.809ρ= (KW ) 5、 比水功率:D N N b 21273井 比 = (W/mm 2) 6、 上返速度:D D V Q 2 2 1273杆 井 返= - (m/s ) 式中:ρ-钻井液密度 g/cm 3 Q -排量 l/s c -流量系数,无因次,取0.95~0.98 d e -喷嘴当量直径 mm d d d d e 2 n 2 22 1+?++= d n :每个喷嘴直径 mm D 井、D 杆 -井眼直径、钻杆直径 mm 全角变化率计算公式: ()()?? ? ???+?+ ?= -?-?225sin 2 2 2 b a b a b a L K ab ab ?? 式中:a ? b ? -A 、B 两点井斜角;a ? b ? -A 、B 两点方位角

套管强度校核: 抗拉:安全系数 m =1.80(油层);1.60~1.80(技套) 抗拉安全系数=套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1.80 抗挤:安全系数:1.125 10 ν泥挤 H P = 查套管抗挤强度P c ' P c '/P 挤 ≥1.125 按双轴应力校核: H n P cc ρ10= 式中:P cc -拉力为T b 时的抗拉强度(kg/cm 2) ρ -钻井液密度(g/cm 3) H -计算点深度(m ) 其中:?? ? ? ?--= T T K P P b b c cc K 2 2 3 T b :套管轴向拉力(即悬挂套管重量) kg P c :无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2 K :计算系数 kg σs A K 2= A :套管截面积 mm 2 σs :套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下: J 55:45.7 N 80:63.5 P 110:87.9

钻井用泥浆知识讲解

钻井用泥浆

钻井液 旋转钻井初期,钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前,钻井液被公认为至少有以下十种作用: (1)清洁井底,携带岩屑。保持井底清洁,避免钻头重复切削,减少磨损,提高效率。 (2)冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度,减少钻具磨损,提高钻具的使用寿命。 (3)平衡井壁岩石侧压力,在井壁形成滤饼,封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 (4)平衡(控制)地层压力。防止井喷,井漏,防止地层流体对钻井液的污染。 (5)悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度,避免沉沙卡钻。 (6)在地面能沉除砂子和岩屑。 (7)有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 (8)承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力,可减小起下钻时起升系统的载荷。 (9)提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井,岩屑录井等获取井下资料。 (10)水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 很久以前,人们钻井通常是为了寻找水源,而不是石油。实际上,他们偶然间发现石油时很懊恼,因为它把水污染了!最初,钻井是为了获得淡水和海水,前者用于饮用、洗涤和灌溉;后者用作制盐的原料。直到 19 世纪早期,由于工业化增加了对石油产品的需求,钻井采油 才逐渐普及。

有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术,实现方式是先使巨大的金属钻具下落,然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先,中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石,从而使钻具更容易穿透岩石,同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。(从钻孔中清除钻屑这一点非常重要,因为只有这样,钻头才能没有阻碍地继续深钻。) 1833 年,一位名叫弗劳威勒 (Flauville) 的法国工程师有一次观察绳式顿钻钻井作业。作业进行中,钻井设备钻出了水。这时他意识到喷出的水对把钻屑从井中提出会非常有效。使用流动的液体从钻孔中清除钻屑的原理由此确立。他设想了一种装置,按照这一设想,泵将水沿钻杆的内侧送至钻孔内,而当水经钻杆和钻孔壁间的缝隙返回到地表后,就会将钻屑一并带出。此操作程序沿用至今。 1900 年,在德克萨斯州的 Spindletop 钻探油井期间,钻井工人驱赶一群牛趟过了一个灌满水的地坑。被牛趟过的水坑中就会形成泥浆,它是一种粘稠的、泥浆状的水和泥土的混合物,钻井工人用泵将它送入钻孔中。钻井液如今仍被称作泥浆,但工程师们已不再只依赖水和泥土作为钻井液的原料。他们对混合物的成分进行精心调配,以满足各种钻探条件下的具体需要。现代化的钻井液确实是油井的命脉。今天如果没有它们,就不可能钻出深井。 旋转钻探已基本上取代了绳式顿钻钻井。使用这种技术时,钻头位于旋转岩管的末端。钻探过程与使用手持式电钻或螺丝钻钻入一块木头的过程类似。不象钻木头那样只钻入几英寸或几厘米,现代油井可深达地下几千英尺或几千米。钻木时,钻屑沿孔道的螺旋槽被从钻孔中带出。这种方法对钻浅孔有效,却不适用于钻探深井。钻探深井时,钻屑是随循环泥浆一起被带到地表上。油井钻得越深,就愈加体现出钻井液的重要性。它的用途很广并可解决各种问题,而这些问题各处差异极大。 钻井液的类型及组成 钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。 钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液(混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石)。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

最常用钻井液计算公式

钻井液有关计算公式 一、加重:W= Y(Y-Y)/Y)-谡 W :需要加重1方泥浆的数量(吨) Y:加重料密度 Y:泥浆加重前密度 Y:泥浆加重后密度 二、降比重:V= (丫原-丫稀)丫水/ 丫稀-丫水 V:水量(方) 丫原:泥浆原比重 丫稀:稀释后比重 丫水:水的比重 三、配1方泥浆所需土量:W= 丫土(丫泥-丫水)/丫土-丫水 丫水:水的比重 丫泥:泥浆的比重 丫土:土的比重 四、配1方泥浆所需水量:V=1-W 土/丫土 丫土:土的比重 W 土:土的用量 五、井眼容积:V=1/4 U D2H D :井眼直径(m) H :井深(m) 六、环空上返速度:V 返= 1 2.7Q/D 2-d2 Q: 排量(l/S ) D: 井眼直径(cm) d: 钻具直径(cm) 七、循环周时间:T=V/60Q=T井内+T地面 T: 循环一周时间(分钟) V: 泥浆循环体积(升) Q: 排量(升/秒)

八、岩屑产出量:W= T D2* Z/4

W:产出量(立方米/小时) Z:钻时(机械钻速)(米 /小时) D:井眼直径(米) 九、粒度范围 粗 中粗 中细 细 超细 胶体 粘土级颗粒 砂粒级颗粒 粒度》2000卩 粒度2000- 250卩 粒度250-74卩 粒度74-44卩 粒度44- 2 粒度W 2 1 粒度w 2 1 粒度》74 1 十、API 筛网规格: 目数 20 30 40 50 60 80 100 120 十一、除砂器有关数据 除砂器:尺寸(6-12 〃) 处理量( 除砂器:尺寸(2-5 〃) 处理量( 28-115立方米/小时) 范围(除74 1以上) 6-17立方米/小时) 范围(除44 1以上) O I ” O n -=1.195 *(‘600 - -00) T c =1.512*( ... 6可00 -「600 ) 2 孔径 (1 ) 838 541 381 279 234 178 140 十二、极限剪切粘度 十三、卡森动切力:

泥浆比重

泥浆性能指标: 1、比重:正循环钻机、冲击钻使用管形钻头时,入孔泥浆比重可为1.1~1.3,冲击钻使用实心钻头时,孔底泥浆比重不宜大于:粘土、粉土1.3;大漂石、卵石层1.4;岩石1.2。反循环钻机如孔泥浆比重1.05~1.15。 2、黏度:入孔泥浆粘度,一般地层为16~22s;松散易坍地层为19~28s。 3、含砂率:新制泥浆不大于4%。 4、胶体率:不小于95%。 5、pH值:应大于6.5。 泥浆的制备和清孔是确保钻子L桩工程质量的关键环节。因此,对于施工规范中泥浆的控制指标:粘度测定17—20min;含砂率不大于6%;胶体率不小于90%等在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制,不能就地取材,而要专门采取泥浆制备,选用高塑性粘土或膨润土,拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行.配合比设计。在钻孔灌注桩的施工中,无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥,泥浆质量都是重要因素。泥浆质量差,其后果是: 1.形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差,易于脱落,导致孔壁稳定性差,易产生塌孔或缩颈。 2.泥浆稠度大,比重大,含砂率高,形成的泥皮质量差,厚度大,大大降低桩的侧摩阻力。 3.稠浆在钢筋笼上沉积粘附,导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大,使得砼水下灌注阻力增大,降低砼的流动半径,使砼骨料大部分堆积在桩芯部位,而钢筋笼外几乎无骨料,不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。因此在施工中必须按规范要求严格控制泥浆的质量。 操作程序: 1、把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处,加清水至标有“水”的刻线处,堵死管口并摇振。 2、倾到该混合物于滤筒中,丢弃通过滤筛的液体,。摇振后再倒入滤筒中。反复之,直至测管内清洁为止。再加清水于侧管中 3、用清水冲洗筛网上所得的砂子,剔除残留泥浆。 4、把漏斗套进滤筒,然后慢慢翻转过来,并把漏斗嘴插入测管内。用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。 5、待砂子沉淀后,读出砂子的百分含量。泥浆比重计1、用途: 本比重计是用于测定泥浆比重的仪器,其单位为g/mm3,测量范围从0.96—3g/mm3,刻度分度值为0.0lg/mm3,泥浆杯的容量为140mm3。2、操作程序: 将泥浆杯中盛满泥浆,盖上杯盖,此时应有泥浆从杯盖中心孔溢出,擦净泥浆杯外的泥浆,将泥浆杯连同秤杆放在泥浆比重计支架上,移动砝码使秤杆平衡(气泡居中),读出的数值

粘土、膨润土泥浆的性能

粘土、膨润土泥浆的性能 1、指标值 2、各项指标的测定 1)粘度η(s):用两端开口量杯分别量取200ml和500ml泥浆,通过滤网滤去大砂粒后,将700ml泥浆注入漏斗,然后使泥浆从漏斗中流出,流满500ml量杯所需时间(s)即为所测泥浆的粘度。 漏斗中注入700ml清水,流出500ml,所需时间应是15s,如偏差超过±1s,则量测泥浆粘度时应校正。 2)含砂率:把调制好的泥浆50ml倒进含砂率计,然后再倒450ml 清水,将仪器口塞紧,摇动1min,由仪器刻度读出下端沉淀物的体积,乘2便为砂率(%)。(有一种大型的含砂率计,不用乘2)3)胶体率(%):亦称稳定率,它是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能。将1000 ml泥浆放入干净量杯中,用玻璃板盖上,静置24h后,量杯上部的泥浆可能澄清为透明的水。量杯底部可能有沉淀物,以100-(水+沉淀物)体积即等于胶体率。

4)失水量和泥皮厚:用一张120 mm×120mm的滤纸,置于水平玻璃上,中央画一直径30mm的圆圈,将2ml的泥浆滴于圆圈中心,30min后量算湿润圆圈的平均半径减去泥浆坍平成为泥饼的平均半径(mm),即为失水量单位ml/min。在泥纸上量出的泥饼厚度(mm)即为泥皮厚,一般不宜厚于2~3mm。 3、泥浆的配制 1)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%的粘性土制浆,当采用性能较差的粘性土凋制的泥浆其性能指标不符合要求时,可在泥浆中掺入Na2CO3、NaOH或膨润土粉末,以提高泥浆性能指标,掺入量宜经过试验确定,一般Na2CO3的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。 2)使用钠质膨润土造浆,一般用量为水的8%,对粘性土层,用量可降低到3%~5%,较差的膨润土用量为水的12%左右。 3)泥浆外加剂: a、CMC全名羧甲基纤维素,掺入量为膨润土的0.01~0.05%。增加泥浆粘性,使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落。 b、FCI全名铁木质素磺酸钠盐,可改善因混杂有土、砂粒、碎石、卵石及盐分等而变质的泥浆性能,使其继续循环使用,掺量为膨润土的0.1%~0.3%。 c、硝基腐殖硫酸钠(煤碱剂),作用与FCI相似,可任选一种。 d、Na2CO3,纯碱,增大PH值,提高泥浆的胶体率和稳定性,降低失水量,掺入量为膨润土的0.3%~0.5%。

泥浆配方讲义

1)物理性质 膨润土一般为白色,淡黄,因其含铁量不同又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等色。膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。 2)化学组成 膨润土的主要化学组分是二氧化硅(SiO2),三氧化二铝 (Al2O3)和水(H2O)。氧化铁和氧化镁含量有时也较高,钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。膨润土中的Na2O 和CaO含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。 3)理化性能 膨润土具有极强的吸湿性,吸水后膨胀,膨胀数可达30倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液,这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力。对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量可达5倍于它的重量,具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。 膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和 工艺技术性能优越。主要表现在:吸水速度慢,但吸水率和膨胀倍数大;阳离子交换量高;在水介质中分散性好,胶质

价高;它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好,PH值高;热稳定性好;有较高的可塑性和较强的粘结性;热湿拉强度和干压强度高。所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。 2 泥浆的检验方法 测量泥浆密度的仪器目前用得最多的是密度秤。测量时,将泥浆装满于泥浆杯中,加盖后使多余的泥浆从杯盖中心孔溢出。擦干泥浆杯表面后,将杠杆放在支架上(主刀口坐在主刀垫上)。移动游码,使杠杆成水平状态(水平泡位于中央)。读出游码左侧的刻度,即为泥浆的密度值。测量泥浆密度前,先用清水对仪器进行校正。如读数不在1.0处,可用增减装在杠杆右端小盒中的金属颗粒来调节。 泥浆的密度是指泥浆的重量与规定体积水的重量之比。施工中现场测定的泥浆密度的大小主要取决于泥浆中造浆粘土 重量和钻屑重量之和。在有外加剂等其他物质加入的时候,外加剂等的重量也须计入。 3 泥浆在不同地质条件下的应用及其影响 在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进,由于颗粒之间缺乏胶结,钻进时孔壁很容易坍塌,故成孔的难度很大。对于这类地层用泥浆护壁,解决问题的关键是增加孔壁颗粒之间的胶结力。粘性较大的泥浆适当渗入孔壁地层中,可以明显增强砂、砾之间的胶结力,以此使孔壁的稳定性增强。提

泥浆各类计算公式

※各重压力的计算 注:1MPa(兆帕)=(千克力)/厘米2 =1000Kpa(千帕) 粗略计算时可认为 Map = 1Kgf/厘米 2 = 100 Kpa 一.地层·井筒内·地层孔隙, (千克力)Kgf/厘米2 =重力加速度,×地层(井筒内) 液体密度, g/cm3×井深/m (1~2)举例:某井深2000米, 所用泥浆密度为1.20;求井底的静液 柱压力·地层 静液柱压力·井筒内静液柱压力·地层孔隙压力 解:1. 井底静液柱压力,MPa =××2000= MPa 2.地层·井筒内静液柱压力·地层孔隙压力, 千克力Kgf /厘米2 =××2000=235千克力/厘米2 二.压力梯度-地层的各种随压力地层所处的垂直深度的增加而升高,垂 直深度每增加1米(或其他长度单位)压力增加的数值称为压 力梯度;通常以千克力/厘米2·米(Kg/cm2·m)作单位; 计算: a.压力梯度, 千克力(Kgf) /厘米2·米=压力, 千克/厘米2÷深(高)度/米; b1.压力梯度, KPa/米=静液压力KPa÷液柱高度/m b2.压力梯度, KPa/米=液体密度× ※泥浆加重剂用量的计算 泥浆加重剂用量/吨={原浆体积/m3×重晶石密度× (欲加重泥浆密度-原浆密度)} ÷(加重剂密度-欲加重泥浆密度)

※混浆密度计算 混浆密度g/cm3 =(原浆密度×原浆体积m3 +混浆密度×混浆体积m3)÷(原浆体积m3+混浆体积m3) ※聚合物胶液的配制 列:欲配制水:大分子:中(小)分子:=100 m3::的聚合物胶液40m3, 大.小分子各需多少 计算: 一.大分子量=40m3×%(吨)﹦(吨) 二.小分子量﹦40 m3×%=(吨) ※压井时泥浆密度的计算: 1.地层压力,MPa=关井立管压力,MPa+(重力加速度,×泥浆密度,g/cm3×井 深,m) 2. 压井时的泥浆密度,g/cm3=(原泥浆密度+ 安全附加泥浆密 度,g/cm3 )+( 100×关井立管压力/MPa÷井深/m) 例:某井用密度的泥浆钻至1000米时发生井喷, 关井后观察, 立管压力=,P套=,若取安全附加泥浆密度=1.67 g/cm3 问:关井时应采用泥浆密度为多大合适 解:+{100×(+)}÷1000=1.56 g/cm3的泥浆密度合适

泥浆配比资料

泥浆配比资料 Prepared on 22 November 2020

饶秋生申金生 (中国建筑技术集团有限公司郑州分公司,郑州450053) 摘要:水平定向穿越对不同地质情况施工中,泥浆配置工作对穿越成功起到至关重要的作用。本文通过在不同地质中的施工经验,总结一些提供给同行,共同学习。 关键词:水平定向钻进、泥浆配置 水平定向钻进已广泛应用于市政、通信中管线穿越。施工的孔径越来越大,穿越长度越来越长,钻越不同地质的情况也越来越多。钻进中的成孔率和孔洞的稳定性对泥浆的配置质量要求越来越高。本文对水平钻进中泥浆配置的适应性作详细分析。 1泥浆的分类及性能 分类 中国膨润土矿资源非常丰富,既有钙基膨润土,又有钠基膨润土,此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。膨润土(Bentonite)又称膨土岩等,是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物,其化学式为Nax(H2O)4{(Al2~xMg0.)[Si4O10](OH)2}。由于蒙脱石层间水和层间可交换阳离子存在,按蒙脱石所含可交换阳离子种类、含量和结晶化学性质等,可将膨润土划分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱

性土)和天然漂白土(酸性土)三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。碱性土的主要交换阳离子为Na+(和K+),碱性系数大于或等于1,碱性土主要交换阳离子为Ca2+、Na+或Ca2+、Mg2+等,碱性系数小于1,酸性土主要交换阳离子为H+(Al3+)。 性能 1)物理性质 膨润土一般为白色,淡黄,因其含铁量不同又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等色。膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。 2)化学组成 膨润土的主要化学组分是二氧化硅(SiO2),三氧化二铝(Al2O3)和水(H2O)。氧化铁和氧化镁含量有时也较高,钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。膨润土中的Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。3)理化性能 膨润土具有极强的吸湿性,吸水后膨胀,膨胀数可达30倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液,这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力。对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量可达5倍于它的重量,具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。 膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。主要表现在:吸水速度慢,但吸水率和膨胀倍数大;阳离子交换量高;在水介质中分散性好,胶

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