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现场泥浆使用与配置.doc
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1、现场泥浆使用1.常用泥浆类型1.1.不分散体系 不分散体系包括开钻泥浆,钻孔自然造浆和其他经过稍加处理的体系,该体系不添加任何降粘剂和分散剂来分散粘土颗粒,通常用于开孔和浅孔作业。1.2.分散体系 分为细分散和粗分散细分散:粘土高度分散,粘土加NaCO3,使Ca粘土变为Na粘土。粗分散:指粘土颗粒在泥浆中高度分散,加入适当处理剂使泥浆适度絮凝。这种泥浆我们使用的也只有钙处理泥浆,也就是石灰、石膏处理泥浆。1.3.聚合物体系 泥浆通常用高分子聚合物的絮凝作用封装钻屑、防止钻屑分散,以及覆在页岩上抑制页岩膨胀,还有增加流体粘度并减少流体滤失率。常用聚合物包括:PAM、PAN、PVA、CMC和天然植
2、物胶产品。聚合物体系泥浆包括低固相泥浆、无固相泥浆。低固相泥浆低固体的固体总含量不能超出610(体积含量)的范围,粘土固体含量应控制在3以下,钻屑和膨润土的比率低于2比1,典型的低固体系是采用聚合物添加剂作为增稠剂或膨润土增量剂,属不分散体系。固相含量=(所测比重-1)*2*100无固相泥浆无固相泥浆是指泥浆中不含粘土颗粒。是以高分子聚合物为基础配制而成的水溶液,其主要成份为水、高分子聚合物及天然植物胶和少量无机盐组成。这种泥浆也叫做第五代泥浆。目前用作无固相泥浆的水溶性高分子聚合物主要哟普两种,即水解聚丙烯酰胺(PHP)及聚乙烯醇(PVA)。聚乙烯醇的各项性能均优于聚丙烯酰胺,但价格昂贵。2
3、.常用泥浆的配制2.1钙处理泥浆1立方泥浆:石灰为泥浆体积的0.30.5 栲胶碱液0.51 烧碱浓度20,调节PH值11左右石膏体系的pH值范围通常在910.5之间,使用浓度为5.711.4克/升(即钙离子浓度为6001100毫克/升)。石灰体系分两种典型类型:一是低浓度石灰体系为2.85.8克/升,pH值范围通常在1112之间。一种是高浓度石灰体系,石灰的使用浓度为14.342.8之间。说明:单纯在泥浆中加入生石灰不叫钙处理泥浆,而叫石灰乳泥浆。钙处理泥浆是在淡水泥浆中或钠基泥浆中加入絮凝剂如石灰、石膏、氯化钙等,并用稀释剂和降失水剂等调整泥浆的性能,形成适度絮凝而稳定的粗分散体系的泥浆。絮
4、凝剂的主要作用是提供钙离子,因此不论哪种絮凝剂加入泥浆后都能和粘土吸附的钠离子进行交换,减弱粘土的水化能力,使水化膜变薄,因而使泥浆形成适度的絮凝状态。在稀释剂和降失水剂的配合下,就可以使泥浆性能稳定,并使泥浆具有良好的流动性。其优点在于:具有较好的稳定性和抗粘土浸、钙浸、盐浸的能力;能够抑制泥页岩水化膨胀,失水量小、泥皮薄,有利于加固孔壁;能保持低粘度,小切力,使泥浆具有较好的流动性,有利于提高钻进速度。我队在煤田施工二叠纪时,遇一套黑色页岩、炭质泥岩、杂色砂岩及煤层的综合层段,厚度在一百米左右。由于受构造应力、倾角、层理等因素的影响,加之断层较多,所以岩石十分破碎,极易引起大段剥落和坍塌。
5、有的是先浸泡而后坍塌;有的是一开始钻进就坍塌,塌至一定限度后又恢复正常,有的是在钻进中突然坍塌。过去从提高泥浆比重上想办法、打主意,但收效甚微。后来总结了经验,采用了钙处理泥浆石膏基泥浆,才防止了坍塌,保证了孔内安全我队在新安铝土矿区进行施工时,为了克服厚覆盖层膨胀、缩径、遇水坍塌等问题,应用钙化泥浆,主要是采用石灰锯末泥浆钻进。由于石灰中含有钙离子,所以能使泥浆具有絮凝剂的作用。一方面,抑制造浆,使泥浆保持在絮凝的粗分散体系的性能;第二、可使泥浆保持粘度低、切力小、流动性好。具体作法是:钻进时每立方米泥浆中加入515公斤石灰和适量锯末,循环均匀后即可进行钻进。穿过冲积层进入基岩后,再利用其他
6、处理剂使泥浆恢复应有性能,直到适合地层需要为止2.1低固相泥浆PAM的使用方法:配制泥浆时要了解原料的参数,PAM分子量最好在300万以上。如果原料不是水解聚丙烯酰胺,在使用时要先进行水解处理,具体处理方法是:1kg干PAM加入170烧碱(NaOH),加水100kg,提前三到四天搅匀,即得到1浓度的PHP水解溶液,如果现场容器小,可少加水,但对水解的浓度要有数。PAM常见的加量单位是PPm. 1PPm=百万分之一 是浓度单位加水量计算:加水量=1000000*药品含量()/浓度1浓度的PAM溶液,每升溶液中PAM含量为100PPm,即PAM固相含量为10g/升,若每立方米泥浆中PAM加量为10
7、0PPm时,用量为一升溶液即可。配制1立方PAM溶液,所需PAM的重量可按下式计算。W=A/B*1000W所需PAM的重量A需配PAM的浓度BPAM胶状或粉状的固相含量2.1.1.低固相PHP泥浆配方:原浆=1立方清水+膨润土24+纯碱13kg 配成的原浆+浓度1PHP100150PPm+HPAN或等量CMC 0.10.3+KHm0.20.52.1.2.“双聚”泥浆所谓“双聚”是指泥浆主要有PHP和HPAN为泥浆性能调节剂,属阴离子体系,是典型的不分散低固相泥浆。其配制基础仍然是以粘土为基浆。主要用于煤系地层钻探施工。配制比例:粘土:水:纯碱:HPAN:PHP = 1:20:0.06:0.1:
8、0.1(重量比)即配制1立方泥浆的具体数量为:粘土50kg,水1000kg,纯碱3kg,HPAN 5kg,PHP 5kg我队滑县王三寨煤预查矿区钻探使用“双聚”泥浆配方 ZK0081孔深1420米,ZK0041孔深1330米泥浆配方以每立方米泥浆为例:25KG土粉1kg纯碱0.5聚丙烯酰胺溶液(重量比)0.3聚丙烯晴溶液(重量比)0.1腐植酸钾溶液(重量比)0.6护壁堵漏剂溶液(重量比),用以堵漏的棉籽壳用纯碱浸泡。2.2.2无固相泥浆取消粘土用量,适当增大PHP、HPAN的用量 1立方泥浆中处理剂用量配方一:植物胶2kg PHP 1kg CMC 1kg kp共聚物2kg 高效润滑剂35kg
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