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1、 钻探施工中泥浆的应用分析 陈春摘 要:在钻探施工阶段应严格控制泥浆质量及使用,以保证施工的顺利进行。在技术层面,泥浆材料选择与处理剂配比直接影响着泥浆的最终性能,为此,应做好制浆工作,进而保证泥浆的性能,确保泥浆施工效果。Key:钻探;施工;泥浆钻探施工中的危险系数较高,容易因为浆料使用不当、操作不规范等出现坍塌问题,因此需要在钻探施工中使用泥浆护壁方式,避免坍孔的产生,提高工程施工质量。而泥浆护壁方式的应用需要对泥浆质量展开科学管控,做好泥浆调配及性能检测作业,进而增大施工的安全系数。下面就对钻探施工中泥浆的应用进行细致分析和说明。1 规范泥浆的质量在钻探施工中,泥浆的质量会影响到钻孔质量
2、及桩基的承载能力。因泥浆质量不合格引发的问题有:泥浆护壁粘膜质量得不到保障,进而导致钻孔孔壁上的泥浆出现不同程度的脱落现象,钻孔的稳定性也会受到影响,出现塌孔或缩孔问题;如果泥浆过于粘稠,在护壁泥浆处理中,形成的泥皮内含有较多的细沙材料,粘结力降低,钻孔壁厚度增加,测模阻力下降;由于泥浆粘稠度的增加,在钢筋笼下放及混凝土灌注后,两者间的融合性会有所降低,增大灌浆助力,从而降低施工质量,产生各种危险事故。鉴于此,在钻探施工中,工程人员必须对泥浆质量实行科学把控,检查泥浆性能和施工效果,加强施工的有效性。2 钻探施工中泥浆的应用2.1 制作材料选择泥浆制作所需材料以水、粘土和一定量的处理剂为主。要
3、想保证泥浆制作质量,做好原材料的把控是非常重要的。2.1.1 水泥浆调配中的水以自来水为主,不过对于钻探工程来说,施工环境一般集中在山区或田野内,这些区域无法对接自来水管道,在水源供应上会存在一定的困难,要求工作人员做好现场区域水源的开发、检验和利用。为此,工作人员要做好施工区域勘察工作,对周边水源或地下水分布实行详细了解和掌握,选择酸碱性呈中性的水作为泥浆搅拌的主要水源,以确保泥浆质量。如果水源不够充足,工作人员需要对其他类型的水展开分析和检验,选择符合要求的水源应用到泥浆搅拌中,控制搅拌过程的化学反应,以此提高泥浆质量。需要格外注意的是,泥浆搅拌时禁止使用海水,以免发生安全事故。2.1.2
4、 粘土粘土的各项性能决定了泥浆的整体质量。在泥浆调配中,当粘土质量出现问题时,为改进泥浆质量,会添加较多的处理剂,进而增加泥浆材料的化学反应,不符合钻探施工要求。目前市面上可供选择的粘土種类较多,可根据钻探环境及地质结构特征科学选择。常见的泥浆种类以普通粘土泥浆和油田泥浆这两种为主。钻探工程一般是在山区或田野开展的,对于泥浆的抗剪能力有较高要求。所以在粘土材料选择上,应注重其水化性、吸附性和膨胀性,这样制作出来的泥浆才能具有较高的强度和抵抗性能,提高钻孔质量,增强桩基的稳定性。2.1.3 处理剂虽然在泥浆调配中,不使用处理剂或少量使用处理剂是最理想的保证泥浆质量的措施,但工作人员还是要对处理剂
5、有所了解,以备不时之需。随着建筑市场的发展,目前处理剂的种类较多,且不同处理剂针对的情况也不相同,在钻探施工中,需要根据现场环境情况及规划要求,科学选择处理剂类型。常见的泥浆处理剂有加重剂、降粘剂、增年降失水剂这三种。工作人员要从技术、施工要求、工程量、经济效益等多方面展开综合分析。工程人员需科学选用处理剂。在常用的处理剂中,加重剂是在泥浆中融入一些重晶石粉,提高泥浆密度和胶粘度的一种方式,对处理涌水钻孔压涌有着显著作用;降粘剂是以纯碱、铁铬盐、腐殖酸钾这三种形态出现的,目的是调节酸碱值、增强粘结性及水化分散力,以维持泥浆性能的稳定性,减少施工中病害问题的产生。2.2 性能指标泥浆属于塑性流体
6、,其各项性能指标,如化学稳定性、物理性、流变性等均具有塑性流体的特征。所以在泥浆调配中,应结合塑性流体特征要求,对各项性能指标参数加以确定和控制,使其符合钻探施工要求,维持工程建设稳定性。泥浆性能指标及相关参数为:2.2.1 密度泥浆密度的确定需要从现场情况、地下水承压情况及钻进速率等方面展开综合分析,这样才能加强泥浆使用中静压力值的合理性。通常情况下,泥浆密度会控制在每米1.05-1.15t之间。不过由于钻探施工复杂性较强,泥浆密度会因为粘土质量不达标、钙侵问题的产生而出现超标现象,这时需要加入适量的水解度为30%左右的聚丙烯酰胺,进行选择性絮凝沉淀。采用除沙器、低频振动筛等泥浆净化设备,清
7、除泥浆中的劣质粘土颗粒及岩粉。2.2.2 粘度泥浆粘度指的是材料分子间、固相颗粒间、液相和固相间的摩擦系数,粘度越高,摩擦系数越大,结构间的稳固性越强。在钻探施工中,因地质结构及环境的影响,泥浆粘度会控制在18-22s之间,过高则易出现糊钻、岩粉不能及时沉淀问题,最终密度升高影响钻进效率,水泵负荷增大;过低则对携带岩粉、护壁不利,还极易冲刷破坏井壁泥皮。如果在施工中出现不稳定现象,可在泥浆中加入适量的降粘剂或增加泥浆数量。2.2.3 失水量失水量指的是泥浆中自由水的含量,是在一定压力作用下释放或渗透的水的数值。泥浆中含有水分,所以失水情况无可避免,不过可以通过控制失水量来优化泥浆性能,保证钻探
8、施工中,钻孔成型效果,加大孔壁保护,避免脱落、塌孔等问题的产生。经试验证明,失水量一般在l8-30mL/30rain较为适宜。浆失水是多种化学材料共同作用的结果,不可单一使用某一种处理剂,以免造成其他指标的不平衡。2.2.4 含沙量含沙量是泥浆检测中无法通过规定筛网尺寸的沙子的含量,其对泥浆性能及施工安全性有着直接影响。含沙量越大,相应的孔壁泥皮的性能越低,孔洞安全性越低。另外,含沙量的增加,对钻进设备也会带来影响,加大磨损率,增加材料使用量,还易造成断、脱钻具等事故,或钻具因停泵在孔内滞留,岩粉沉淀造成埋钻。所以,要求含沙量不得超过3%。可加入PHP进行选择性絮凝沉淀或实行机械、人工除沙。必
9、要时,可利用沉浆排放来降低含沙量。2.2.5 酸碱值钻探施工中,泥浆酸碱值应控制在8-9之间,过高或过低都会增加泥浆中水化反应的能力,降低造浆率。2.3 净化与调节2.3.1 粘稠处理钻探施工中经常会遇到粘土层,这时将已经调配好的泥浆灌入到土层内,会增加泥浆的粘稠度,对施工作业质量造成不利影响。为保证施工质量,应根据现场实际情况,采取有效措施实施泥浆的粘稠处理。一般情况下,会利用对水的方式稀释泥浆,降低粘稠度。稀释过程中需做好沉渣清除,且控制稀释效果。如果发现水量添加过多,则要利用沙泵加以搅拌,注重泥浆质量,防止不均匀或胶体流失现象的产生。另外,钻探深层出现大量泥岩时,泥浆也会变粘稠,解决的方
10、法是用腐植酸钾兑水。以确保泥浆稀释度,避免失水过多,影响泥浆的密度。2.3.2 沉渣处理钻探中一旦碰到砂土层或流沙层,则钻探中泥浆的含渣量会增多,这时要通过腐植酸钾溶液的使用对多余沉渣展开处理,再借助网纱过滤的方式来保证施工质量,切忌不可使用人工捞取的方式。2.3.3 完善班组施工方案钻探施工本来就是一项较为复杂的工作,要求各班组间通力配合,制定完善的施工方案,明确各班组作业内容及目标要求,且科学选择施工材料和设备,以此加强泥浆作业的稳定性、合理性,推动工程施工的顺利开展。综上所述,泥浆在钻探施工中起到非常重要的作用,工程人员应加强泥浆材料选择的合理性、性能指标规划的科学性,方案编制的有效性,以此改善钻探施工效果,减少坍孔、涌水等病害问题的产生,最终全面维护施工现场的安全性,促进工程建设的高质量完工。Reference:1窦小龙.钻探施工中泥浆的应用研究J.科技创新与应用,2019,000(023):173-174.2赵留华,张成楠,张准.红层钻探施工中护壁堵漏泥浆的选取J.西部探矿工程,2018,030(001):80-81.3杨少峰.泥浆护壁成孔灌注桩施工技术探讨J.中国金属通报,2019,1001(02):293-293. -全文完-