膨润土浆性能指标的确立和控制

钻孔灌注桩及防渗墙施工造孔固壁泥浆技术要求

目录

一、造孔固壁泥浆施工技术基本要求：

（一）、制浆材料

（二）、新制泥浆配合比及性能指标

（三）、泥浆拌制方法

（四）、钻进中和清孔换浆的槽内泥浆性能指标和处理方法（五）、泥浆质量检测和控制要求

（六）、其它

二、造孔固壁泥浆性能特点

（一）、泥浆的作用

（二）、低固相优质固壁泥浆

（三）、膨润土浆性能指标的确定和控制

一、造孔固壁泥浆施工技术基本要求：

采用旋挖钻机及进行钻孔灌注桩施工及采用抓斗建造防渗墙槽孔，由于钻进速度的提高，钻具运动各排碴方式的变化，对泥浆的固壁和悬浮、输送等功能提出了更高的要求。目前，国际上普通采用环保型超泥浆（Supermud），和低固相膨润土泥浆固壁，现着重国内通用的膨润土泥浆固壁工艺，草拟本技术基本要求，供施工人员参考。

（一）、制浆材料：

1.膨润土

该土应达到石油工业部部级标准《钻井液用膨润土》（SY-5060-85）所规定的二级膨润土的指标。

2.水

水是泥浆的分散相，在泥浆中水的用量最大，应当对水的质量予以足够的重视。水中的杂质或PH值不同，泥浆的性质也大不相同。在使用含有大量盐类（Ca2+、Na+、Mg2+）的海水、河水，或性质不明的水时，应先进行化验。

当水中的钙离子浓度达到100μg/L以上时，膨润土就会聚集和沉降分离。当水中的钠离子浓度达到500μg/L以上时，膨润土的湿胀性就会极度下降；达到接近于海水的浓度（3400μg/L）时，就要产生凝集。因此在配制泥浆时最好使用钙离子浓度不超过100μg/L，钠离子浓度不超过500μg/L和PH值为中性的水。超出此范围就要考虑使用处理剂。

3.分散剂

工业用纯碱（Na

2CO

3

），可选用天津红三角牌工业纯碱，其质量指标见表1。

表1 工业纯碱质量指标

4.增粘剂

选用中粘度羧甲基纤维素（CMC）,其性能指标如下：

表2 CMC性能指标

5.絮凝剂

选用聚丙烯酰胺，其功能是有选择性絮凝作用，对劣土絮凝，对膨润土护胶，维持泥浆的低固相，同时能提高泥浆的流变性能，提高剪切稀释能力。

6.防漏剂

选用锯末作防漏剂，如有必要，可用碎核桃皮代替。

（二）新制泥浆配合比及性能指标：

对于一般砂砾石层，可用下表内的两种配合比制浆。而其它地层，可参照配比，并根据试用情况加以调整。

表3 泥浆配合比

根据上述配比，泥浆应达到的性能指标如下表：

表4 膨润土泥浆性能指标

说明： 1. 10分钟静切力亦称胶凝强度，动切力亦称屈服值

2. 因使用膨润土制浆，新制泥浆的稳定性、胶体率和含砂量均能达到防

渗墙施工规范的要求，所以未提出指标，在拌制浆液时也不进行试验和

检测。

3.塑性粘度与动切力之比值是衡量泥浆剪切稀释性能的重要指标。所以

在测得上述二者数值后，要计算其比值并进行分析。

（三）、泥浆拌制方法

1.泥浆拌制应选用高效、低噪音的高速回转搅拌机。

2．搅拌时间：高速搅拌机每槽搅浆时间控制在5~10分钟。

3．应按规定的配合比配制泥浆，各种材料的加量误差不得大于5％。

4．泥浆处理剂如纯碱、CMC和聚丙稀酰胺使用前宜配制成一定水溶液，以提高其效果。纯碱水溶液浓度为20％，CMC和聚丙稀酰胺水溶液均为1.5％5．拌制泥浆的加料顺序：

先加水，依次加膨润土、CMC（M）和Na

2CO

3

,由于CMC(M)溶解会妨碍膨润土的

溶胀，所以要在膨润土之后投入

6．新制膨润土浆需存放24小时，经充分水化溶胀后方能使用。

7．储浆池内的泥浆应经常搅动，保持指标均一并避免沉淀或离析。

（四）、钻进中和清孔换浆的槽内泥浆性能指标和处理方法：

1.在钻进过程中，槽内泥浆由于地层中土碴的混入、膨润土及泥浆处理剂的

消耗，泥浆性能浆逐渐恶化，以至影响到钻进速度和固壁效果，为此制定了槽内泥浆的性能指标（对一般地层）的性能标准（见表5）：

表5 泥浆性能指标控制标准

对于漏失地层使用的泥浆不做规定。

2.在钻进过程中，应在循环浆沟中取样，检测上述指标，如超出指标，必须

进行处理。其方法是：（1）暂停钻进，用泵抽吸槽内泥浆，用除砂器净化；（2）废弃槽内部分泥浆，同时补充新鲜浆液。

3.上述指标亦可作为清孔换浆的控制标准。

（五）、泥浆质量检测和控制要求

1.泥浆生产所使用的各种材料，均应经过检验方可使用。

2.膨润土的质量测定方法和仪器，按照石油工业部部级标准《钻井液用膨

润土》（SY-5060-85）执行。对每批量的膨润土均应进行检测。

3.确定或修改膨润土浆配合比时，测定项目有比重、漏斗粘度、含砂量、

失水量、泥皮厚度、塑性粘度、10分钟静切力、动切力、稳定性、胶体率。

检测方法参照石油、地质部门有关规定进行。

4.每日由搅拌机中对新制泥浆取三次样，经水化溶胀24小时后测定其比重、

漏斗粘度。每日并对新浆储浆池内的泥浆取样一次进行检测，其项目有比重、漏斗粘度、失水量、泥皮厚度、塑性粘度、10分钟静切力、动切力。

5.在主孔正常钻进时，对经循环浆沟回到孔内的泥浆应取样检测，每班进

行一次，检测项目是比重、漏斗粘度和含砂量，每日还需检测失水量、泥皮厚度和PH值一次。

(六)、其它

1.在槽孔和储浆池周围应设置排水沟，防止地表污水或雨水大量流入后污

染泥浆，恶化其性能。

2.混凝土浇筑时应防止混凝土洒落在槽内污染泥浆。被混凝土置换出来的

泥浆，除混凝土顶面以上2米以内的可回收使用，但要测定其粘度、失水量、泥皮厚度和PH值，如发现性能恶化，可掺加分散剂进行处理。

3.在钻进过程中如发现轻度漏浆，可在回浆沟内投放锯末等堵漏材料止漏，

如遇严重漏失必须停泵并向孔内抛填粘土、水泥堵漏。

二、造孔固壁泥浆性能特点：

（一）、泥浆的作用：

1.固壁

固壁即在槽孔施工的过程中，保持孔壁的稳定。固壁的机理是槽孔内的泥浆压力高于所在地层的地下水压力，使泥浆渗入槽壁土体中，其中较细的