泥漿性能指標(biāo)要求的探討

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在鉆探過程中，隨著孔內(nèi)情況的變化，泥漿的性能也會(huì)隨之產(chǎn)生變化，在泥漿性能無(wú)法適應(yīng)地層的巖性要求時(shí)，為了避免出現(xiàn)孔內(nèi)事故，需要及時(shí)調(diào)整泥漿性能。為了可以更好的完成鉆探工作，要提高泥漿處理工作的重視度，保證鉆進(jìn)過程中，泥漿性能可以適應(yīng)各種地層，并盡可能降低外界因素破壞泥漿性能。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，由于一些指標(biāo)存在概念模糊的情況，無(wú)法達(dá)到施工要求，因此，在鉆探施工中，充分了解泥漿的性能指標(biāo)要求，是調(diào)整泥漿的性能的基礎(chǔ)。

1 科學(xué)鉆探過程中對(duì)泥漿的基本要求

1．1 鉆井工程中對(duì)泥漿的基本要求

站在技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，泥漿要具有下面的特征和功能:(1)要可以將鉆屑從井中帶到地表;(2)要可以對(duì)井中的壓力進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)因泥漿密度導(dǎo)致井壁坍塌的情況;(3)泥漿循環(huán)停止時(shí)，鉆屑懸浮;(4)對(duì)鉆桿和鉆頭進(jìn)行潤(rùn)滑、降溫;(5)可以在地表對(duì)鉆屑進(jìn)行分離;(6)要可以在井壁的四周形成一層對(duì)井壁進(jìn)行保護(hù)的泥皮;(7)不對(duì)鉆井工具和鉆井系統(tǒng)造成損害;(8)可以抵消套管柱和鉆柱的一部分重力;(9)可以進(jìn)行固相控制，不對(duì)環(huán)境造成污染，具有穩(wěn)定的PH值。

1．2 地學(xué)研究中對(duì)泥漿的基本要求

在進(jìn)行鉆探的過程中，選用的泥漿不允許干擾測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、巖心數(shù)據(jù)、孔內(nèi)流體分析數(shù)據(jù)和泥漿錄井?dāng)?shù)據(jù)，在地學(xué)研究過程中，泥漿要達(dá)到以下幾個(gè)方面的要求:(1)要盡可能降低泥漿罐中泥漿的巖粉和鉆屑;(2)要可以從鉆巖中得到最多的信息;(3)巖粉、鉆屑、可溶性氣體、地層流體不允許產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng);(4)為了降低泥漿中的礦物質(zhì)材料對(duì)鉆探地層造成污染，泥漿要為低固定相和無(wú)固相;(5)泥漿要可以保證地球化學(xué)探測(cè)其他含量和流體的入流位置，此外，還要分析溶解到泥漿中的氣體和正負(fù)離子的半連續(xù)化。

2 對(duì)泥漿粘度的要求

在鉆探工程中，泥漿粘度是對(duì)泥漿流動(dòng)難易程度進(jìn)行控制的主要指標(biāo)，充分將泥漿流動(dòng)過程中，內(nèi)部產(chǎn)生摩擦阻力的大小反映出來(lái)。在泥漿流動(dòng)的過程中，和流速方向單位距離兩層間流速垂直的增加叫做流速梯度，泥漿層間單位面積上受到的內(nèi)摩擦力叫做剪切應(yīng)力。因?yàn)槟酀{顆粒之間有內(nèi)摩擦力存在，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的變形、形成和破壞也會(huì)影響泥漿的粘度［1］。所以，可以將高固相泥漿含量當(dāng)作塑性流體，利用塑性粘度、表觀粘度、動(dòng)力等對(duì)其進(jìn)行表示。其中表觀粘度指由結(jié)構(gòu)粘度和素心粘度構(gòu)成，塑性粘度主要對(duì)泥漿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處低平衡穩(wěn)定狀態(tài)造成破壞和恢復(fù)的固體顆粒、液體顆粒之間所產(chǎn)生的摩擦力，表觀粘度會(huì)在泥漿流速梯度產(chǎn)生變化時(shí)發(fā)生變化。

理論上來(lái)說(shuō)，泥漿的塑性粘度可以使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、毛細(xì)管粘度計(jì)等可以記錄應(yīng)力流速變化的儀器進(jìn)行測(cè)定，但是由于毛線管粘度計(jì)存在比較大的測(cè)錄誤差，而利用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定的泥漿塑性粘度準(zhǔn)確的更高。在實(shí)際工程應(yīng)用中，一般使用俄式漏斗粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，在實(shí)際測(cè)量的過程中，分別使用量杯取500mL和200mL泥漿，然后讓泥漿從漏斗中流出，當(dāng)500mL的量杯流滿所花費(fèi)的時(shí)間就為測(cè)定泥漿的表觀粘度。在進(jìn)行鉆孔時(shí)，要根據(jù)地層和泥漿的循環(huán)方式確定泥漿的相對(duì)粘度，通常情況下反循環(huán)鉆進(jìn)為16～20s，正循環(huán)鉆進(jìn)所花費(fèi)的時(shí)間為18～23s。使用清水對(duì)粘度計(jì)的準(zhǔn)確性進(jìn)行矯正，用水對(duì)泥漿進(jìn)行替換，如果清水的時(shí)間是15秒就準(zhǔn)確。如果和此標(biāo)準(zhǔn)不符合，那么需要進(jìn)行修理或者更換新的測(cè)量工具。

3 泥漿所占比重的要求

在鉆探施工中，對(duì)泥漿所占比例進(jìn)行控制是保證井中液柱壓力平衡的一個(gè)主要措施。通常情況下，泥漿的比重越低，鉆進(jìn)施工的速度就越快，對(duì)應(yīng)高壓成、坍塌層這些地質(zhì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的地層，為了避免出現(xiàn)事故，確保鉆進(jìn)工程的順利實(shí)行，就需要根據(jù)具體的情況對(duì)泥漿的比重進(jìn)行增加。為了保證泥漿性能指標(biāo)達(dá)到要求，要對(duì)泥漿進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量的過程中，在泥漿杯中倒?jié)M需要測(cè)量的泥漿，然后，將杯蓋蓋上，利用清水對(duì)被子外側(cè)的贓物和溢漿進(jìn)行清理，擦干清水后，在支座支點(diǎn)處放入道口，然后對(duì)游碼進(jìn)行調(diào)節(jié)，使刻度尺上的水平泡保持在中間，然后將游碼上的刻度讀出來(lái)，此數(shù)據(jù)就為泥漿所占的比重。使用清水對(duì)比重計(jì)進(jìn)行矯正，按照以上要求重新進(jìn)行一層操作，測(cè)得的數(shù)值如果等于1，就證明儀器和要求一致，過高或過低都需要調(diào)整儀器，直到清水比重調(diào)整為1才為準(zhǔn)確。

4 泥漿的泥拼厚度、失水量、PH值的要求

由于地層和泥漿井內(nèi)液柱之間存在著一定的壓力差，因此，可以使?jié){液中的水分滲入到孔壁中，造成泥漿中的一部分自由水流失，在失水后，一些粘土顆粒就會(huì)在井壁附著，產(chǎn)生泥皮。通常泥漿失水越嚴(yán)重，泥餅的厚度就越高。為了保證泥漿指標(biāo)達(dá)到要求，需要使用專業(yè)的儀器進(jìn)行測(cè)量，一般使用氣壓失水儀和油壓失水儀進(jìn)行測(cè)量。

在測(cè)量的時(shí)候，首先打開測(cè)量?jī)x的下蓋，然后在濾板上放入潤(rùn)濕的濾紙，并將下蓋蓋緊。接著將泥漿導(dǎo)入，不宜導(dǎo)入過滿，一般流程1～2mm左右，將蓋子蓋上，絲杠旋緊，使用打氣筒將大氣壓打入［2］。測(cè)量過程中，如果氣壓降低，要進(jìn)行補(bǔ)打氣，使其保持在一個(gè)大氣壓的狀態(tài)，測(cè)試幾分鐘后，將玻璃盆筒中的濾液體積乘以四，即得出泥漿的失水量。將濾板取出，然后使用清水輕輕的將濾板上的泥沖掉，并利用鋼板尺對(duì)泥并的厚度測(cè)量，測(cè)量出厚度數(shù)值后，用數(shù)值乘以二就可以得到泥餅的具體厚度。通過測(cè)量失水的濾液測(cè)出泥漿的的PH值，在濾液中放入PH值測(cè)試試紙，并將濾紙的變色情況和標(biāo)準(zhǔn)色譜進(jìn)行比較，得出PH值。

5 對(duì)不符合性能標(biāo)準(zhǔn)的泥漿進(jìn)行處理的相關(guān)措施

在實(shí)際鉆進(jìn)的過程中，受到井溫升高和巖屑混入的影響，泥漿的性能會(huì)產(chǎn)生比較大的變化。為了將泥漿控制在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)中，保證施工的順利開展，需要在泥漿中加入藥劑，一般常用的藥劑主要有燒堿、純堿、單寧酸、石灰等。

5．1 提高泥漿切力和粘度的方法

一般按照1∶1的比例在泥漿中加入烤膠和純堿，從而增加泥漿的切力和粘度，然后在泥漿中加入CMS，提高泥漿的切力和粘度，再加入水玻璃和芒硝，使泥漿的切力和粘度迅速增加。如果在泥漿中加入石灰，可以使泥漿粘度絮凝，進(jìn)而提高泥漿的切力和粘度，需要注意的是，如果再使用純堿加入到這類泥漿中，會(huì)導(dǎo)致泥漿的切力和粘度快速降低。一般對(duì)于泥漿粘度比較低，需要防止井壁出現(xiàn)坍塌時(shí)，采用加入純堿和栲膠或者加入CMS、芒硝和、水玻璃的方法比較適用。而絮凝的方法如果配入纖維物后效果會(huì)更好，而且可以起到良好的堵漏和防滲效果。

5．2 降低泥漿切力、粘度和失水的方法

雖然直接在泥漿中加入水，可以達(dá)到降低泥漿切力和粘度的目的，但是這種方法不能起到控制失水的效果，因此要使用稀釋劑進(jìn)行處理。一般情況下，使用的稀釋劑主要為栲膠堿液和單寧酸鈉。栲膠堿液和單寧酸鈉按照一定的比例和水進(jìn)行混合，然后使用水將其沖成110或15的濃度進(jìn)行使用，通常加量控制在0．2～0．5%之間。如果泥漿中含有鈣、鎂等離子時(shí)，在水中加入一定量的純堿也可以有效降低泥漿的切力、粘度，達(dá)到控制失水的目的。需要注意的是，不要加入過多的純堿，避免產(chǎn)生反作用。另外，羧甲基纖維素也可以達(dá)到控制失水的目的，加入的越多，失水量就會(huì)下降的越多，但是切力和粘度會(huì)隨之增加。

6 結(jié)論

總而言之，在鉆探施工中，如果使用的泥漿性能達(dá)不到規(guī)定要求，很容易影響孔壁的穩(wěn)定性，降低成孔效率，甚至?xí)?dǎo)致泥漿漏失、埋鉆、塌孔的情況出現(xiàn)。所以，要充分了解并掌握泥漿的性能要求，必要時(shí)采取相應(yīng)的處理措施，保證鉆孔可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提升施工效率。

［1］任憲忠．泥漿比重對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量的影響分析［J］．內(nèi)蒙古石油化工，2010，(19):184-185．

［2］熊茂平．泥漿性能對(duì)超深大直徑灌注樁成孔效率與成樁質(zhì)量的分析［J］．施工技術(shù)，2005，(01):78-79．