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非开挖泥浆

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非开挖泥浆

发布日期:2014-10-25 11:40 来源:http://www.jplangley.com 点击:

1.非开挖施工的特点

非开挖技术是指在不开挖地表的条件下探测、检查、修复、更换和铺设各种地下设施(主要包括各种管线)。它主要施工技术有:水平定向钻进技术即HDD技术,顶管和夯管技术、微型隧道技术以及爆管法和裂管法等管线修复技术。非开挖施工技术大多应用于各种管线穿越河流、铁路、公路、建筑物等场合。因为其施工地点的缘故,所穿越地层大多为粘土、粉土、沙土以及淤泥和砂层等软弱地层、所以对泥浆有着许多特殊的要求:

(1)良好的流变性、保证有较强的携带钻屑的能力;

(2)泥浆有较低的摩擦系数,良好的润滑性能;

(3)有较强的护壁作用,在孔壁形成一定力学强度的泥皮,维护孔壁稳定,防止泥浆漏失。

2.泥浆的携带钻屑能力

在非开挖施工中,泥浆最主要的作用就是携带钻进过程中的钻屑,因为非开挖施工中多为水平孔,因此要求泥浆有较强的携带钻屑的能力,防止钻孔过程中钻屑沉积在钻孔中形成钻屑床,造成卡钻及扩孔回拖困难等孔内事故。

目前,非开挖施工中泥浆体系主要有两种,一种是在粘土地层中,清水钻进,地层粘土自造浆;另一种是在粉土、沙土地层中使用水基泥浆,其基本配方为:清水加3%~6%的钠基膨润土。前一种做法是不合理的,因为清水钻进,泥浆性能不易控制,在开始钻进时,地层自然造浆,泥浆粘度小,井壁周围的粘土很容易进入泥浆中,引起井壁侵蚀,造成井壁不稳定;当钻进一段时间后,泥浆粘度又会变的很大,增大了钻具与井壁的摩擦力,加大了能量损耗,而且容易形成较厚的泥饼,容易引起粘附卡钻。因此,非开挖施工中,一定要根据地层选用一种合适的泥浆体系,泥浆要有良好的流变性能,如:在粘土、粉土地层时,泥浆马氏漏斗粘度控制在60~65s,在沙土、砂层时,粘度可适当大一些,因为沙砾颗粒较大,密度较重,需要更强的悬浮泥浆体系。而且,在不同阶段,泥浆体系也要及时调整,如:在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度要提高5~10s。

3.泥浆的润滑能力。

非开挖施工中泥浆的润滑性能至关重要,比如顶管中,提高泥浆的润滑性能,可以成倍的增加顶管长度,提高施工效率、缩短施工时间;在定向钻施工中,可以降低回拖力,增加回拖距离,降低成本。目前,非开挖施工中,润滑剂使用的还是比较少,我们应该借鉴石油钻井中打大位移井和水平井的做法,在泥浆中加入适合的润滑剂,可以大幅度的降低泥浆的摩擦系数。

配方

表观粘度

(mP · s)

塑性粘度(mP·s)

30min失水量(mL)

摩擦系数

清水+5%膨润土

9.5

5.5

19

0.36

清水+5%膨润土+0.5%润滑剂

15

10

17

0.175

由上表可见,加入一定量的润滑剂,可以大幅度的降低摩擦系数,在实际施工中,则可以大大提高工作效率,降低施工成本。

在此,我们可以从石油钻井中借鉴以下润滑剂作为非开挖泥浆中的润滑剂。

(植物油基润滑剂、植物油衍生物)

这类产品的名称代号很多,各个厂家用的名称不一样。这类产品多由植物油及油脂构成,其加量一般在0。5%~2%,一般产品的摩擦系数降低率在40%-60%。我公司生产的防卡润滑剂摩擦系数降低率在80%以上,由于主要成分是植物油,可以在自然环境中分解,所以非常环保,也是石油钻井领域中比较推荐使用的产品。

经过总结和分析了非开挖施工的特点和一些常见的泥浆问题,并根据具体情况给出了具体的处理对策,在非开挖施工中,关于泥浆问题需要注意:

(1)用钠基膨润土造浆,保持泥浆有合适的流变性,有较强的携带钻屑的能力,必要时加入适量的万能王等泥浆材料;

(2)在泥浆中加入合适的润滑剂,是泥浆有良好的润滑性能,这样可以大幅度提供施工效率,降低施工成本;

 


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