1. 定向鉆施工中泥漿在流沙地層的運用
      發布時間:2023-9-7       來源:佚名    分享到:

      流沙的“流”是指沙子處于半流體狀態,水減小了沙粒間的摩擦力,沙子變得非常易“流動”。流沙現象主要發生在細砂、粉砂及輕亞砂黏土等土層中。那么在流沙層中,控制沙層的松散、提高成孔強度、增加成孔泥皮層的膠結性、防易滲透等,就是流沙層成孔的關鍵要素。
      對流沙層泥漿配方作用的關鍵要點是扣住泥漿的護壁性和攜帶能力。
      護壁要保證在流沙層和孔道間形成有很好粘附力、強度、韌性的泥皮,以阻止流動泥漿對它們的相互影響,防止沙層吸取泥漿中的水分,造成塌孔和膨脹縮孔。
      攜帶能力是指泥漿對砂屑所表現的懸浮輸送能力,如果泥漿沒有良好的懸浮性能,停鉆時流沙很容易沉淀堆積在孔底,當泥漿泵重新啟動時,鉆孔壓力猛增,孔壁或周邊地層存在被擠壓裂開的可能,引起漏漿或滲漏。
      膨潤土作為泥漿基材,它的性能是影響成孔效果和攜帶性能的重中之重,對同一品種、不同批次的膨潤土、不同來源的膨潤土十幾種樣品測試得到一批結果:
      實驗條件:
      膨潤土:25g,清水:500ml(pH值7.5)
      低速攪拌10min,高速攪拌20min
      實驗儀器:
      馬氏漏斗、API標準篩、范氏低溫壓濾機
      實驗目的:
      用膨潤土配泥漿,形成概念上解決流沙層的泥漿配方不難;但要能切實保證在鉆進時取得持續、穩定的攜沙效果、不塌孔,沒有性能好的膨潤土和有針對性的添加劑那就會是困難的問題了。

      從上表可以看出,泥漿粘度越高對穿越工程而言,膨潤土需求量就越少;含砂量高會致使泥漿密度升高,攜帶力弱,形成的泥皮無韌性和粘附力,易沉淀失水,降低機械鉆速,誘發沉砂卡鉆;泥漿濾失量指泥漿在孔徑內受壓差的作用后,部分水滲入地層,這種現象稱泥漿的失水性能或濾失特性,濾失量越大說明泥漿護壁性能差、攜帶能力弱。易引起地層坍塌、泥漿沉淀、漏漿、冒漿等風險。
      下面是一個流沙層合理使用泥漿的實際案例。工程位于南京市鼓樓區中山北路與大橋南路交叉口,距離長江僅兩公里,工程分為五擴一洗兩托。根據現場地層調查,發現層位主要以流沙(細沙、粉砂)為主,根據現場采樣測試:地層含砂量78%,含水率16%,土質4%,其他雜質2%(小顆粒卵石)。
      泥漿方案:用PH >7.5的清水,1m3水加25-30kg Mi-swaco高效膨潤土,0.3kg
      Mi-swaco的添加劑:白金派克(泥漿粘度為>60S)
      穿越長度:80m
      回擴至:Φ1100mm
      鉆屑量:約75m3
      管徑距離地:約2~4m

      從圖可以看到,返出的砂屑和泥漿形成的攜帶環,砂屑1*3*1+1*9-1-0/2*9+7-3均勻的被泥漿所包裹,清理和攜帶能力充分;兩邊返漿一致,管徑非常暢通,未發生任何塌孔及漏失情況,也就是常說的形成了“活孔”,工程總共用時不足16小時。
      無數成功和失敗的定向鉆施工經歷反復說明了以下條律:
      (1)“好泥漿”并不僅僅是粘度。
      (2)流沙工程中采用“大排量”、“高泵壓”、“多加”膨潤土等手段比較盲目,不能有效降低風險。
      (3)不論是流沙層還是其它地層,一定要有“活孔”的概念,保持孔徑暢通、穩定,鉆屑和泥漿可以自由流動環形空間,還可以發揮鉆機的最大性能,拉管會變的無風險和容易,完成更多的工作量,可以獲得更大利潤。
      (4)沒有相同的地層,就沒有相同的泥漿配方。任何泥漿配方都應根據地層、施工要求,結合設備、工具等一系列因素考慮,不能簡單的依葫蘆畫瓢。
      (5)科學使用膨潤土及添加劑,不可以濫用和混用及不用,對工程來說是增加風險、增加成本。(6)使用質量好的膨潤土和添加劑不是成本增長、而是成本的下降。對工程而言可以說是事半功倍。

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