泥浆体系（精选11篇）
泥浆体系 篇1
摘要：甲酸盐泥浆体系作为钻井液和完井液, 正在得到全世界石油工业界的认可和重视。它具有对泥页岩抑制性强, 密度使用范围宽, 热稳定性好, 流变形优良, 摩阻小, 不污染环境, 腐蚀性低等特点。根据近几年该体系的性能特点和发展应用情况, 结合我们渤海油田地层的特性, 用国产泥浆材料进行室内验证实验, 证实了甲酸盐钻井液的主要优点。本文通过泥页岩滚动回收实验、泥页岩膨胀实验将甲酸钠体系和KCL/PF-PLUS/PF-JLXB泥浆体系进行比较, 两种实验手段都说明了前者的抑制性好于后者。并分别从流变、抗污染、泥饼粘附系数、热稳定性等方面对甲酸钠体系也进行了研究和论证。
关键词：抑制性,页岩膨胀,滚动回收,抗盐,热稳定性,泥饼粘附系数
1. 甲酸钠体系抑制性实验
在钻井过程中, 对钻井液性能的综合评价, 有助于从实际出发指导现场钻井, 有利于现场施工中选择使用更好的钻井液。在钻遇到泥页岩层段时, 井下常常发生垮塌、卡钻、漏失和缩进等复杂情况, 使钻井无法顺利进行。为此, 我们主要采用泥页岩滚动回收实验、泥页岩膨胀实验来评价钻井液的抑制性。一般来说, 钻井液的抑制性越好, 其阻止泥页岩分散和膨胀的能力越强。
(1) 泥页岩的滚动回收实验
实验步骤:
①4-10目岩屑的准备:将岩屑砸碎, 过4-10目的筛网, 岩屑为BZ25-1E平台。
②量取900ml海水, 加入300ml_12%的预水化般土浆, 将其稀释成3%的般土浆, 高搅20分钟, 然后分别按下面加量加入各种泥浆材料。
实验结果如下表
从表1及图1可以看出, 不同甲酸钠加量的泥浆体系的抑制性都好于KCL/PF-PLUS/PF-JLXB体系, 并且, 甲酸钠加量在7%条件下的回收率好于40%条件下回收率。
本次实验回收率普遍比较低, 原因是用BZ25-1的钻屑成岩性差, 含泥量较高, 致使回收率偏低。但下面用QK17-2P3井砂二段的钻屑岩性就好, 不含泥, 一般钻屑回收率均在80%以上。
(2) 不同甲酸钠加量对泥浆性能的影响
以上钻屑回收实验我们只是做了甲酸钠的最小加量和最大加量, 基于上述实验结论, 下面再根据渤海地区情况, 摸索一下甲酸钠加量为7%、10%、13%、16%对钻屑回收率的影响, 从而寻找甲酸钠的最佳加量。
①实验步骤
A.4-10目岩屑的准备:将岩屑砸碎, 过4-10目的筛网, 岩屑为QK17-2-P3井砂二段。
B.量取3600ml海水, 加入1200ml_12%的预水化般土浆, 稀释成3%的般土浆, 高搅20分钟, 然后分成12份, 每份400ml, 分别按下面加量加入各种泥浆材料。
在基浆中, 按如下加入不同的甲酸钠。
1#—4#:基浆+7%甲酸钠+100g石灰石;
5#—8#:基浆+10%甲酸钠+100g石灰石;
9#—12#:基浆+13%甲酸钠+95g石灰石;
13#:基浆+16%甲酸钠+58g石灰石。
以上均高搅30分钟, 测其流变性, 最后在上述的13个样中分别加入40g钻屑, 在100℃下热滚8小时。用40目筛回收钻屑、105℃烘干3h, 并计算其热滚回收率。
②实验结论
甲酸钠不同加量及各种材料对回收率的影响
由图2曲线的总趋势可知:体系中不加PF-PLUS回收率最低, 即PF-PLUS对回收率的影响较大, 其次是PF-RS-1, 再其次是PF-TEMP;三种材料全加时回收率最大。同时由深蓝色曲线即各种材料全加的曲线, 可以看出泥页岩的回收率随着甲酸钠加量的增加, 先成上升趋势, 再成下降趋势。即甲酸钠泥浆体系的抑制性随着甲酸钠加量的增加, 先增大后减小。
3. 甲酸钠体系泥饼粘附系数的测定
在钻井过程中发生的各种类型的卡钻中, 最为频繁, 危害最严重的是泥饼粘附卡钻。钻柱与泥饼的粘附力与泥饼摩阻系数成正比。为了预防泥饼粘附卡钻, 钻井液除了必须具备优良的流变性及较好的抑制性之外, 还必须具有良好的润滑性能和较小的泥饼粘附系数。因为, 钻井液的润滑性能不好, 泥饼粘附系数大, 都将会对钻进、起下钻、电测、下套管等产生较大的影响。
(1) 实验步骤
量取1500ml海水, 加入500ml_12%的预水化般土浆, 高搅20分钟, 然后分成5份, 每份400ml, 分别按下面加量加入各种泥浆材料。
然后分别在五份基浆中加入10%的甲酸钠和100g石灰石, 高搅20分钟, 然后在120℃下热滚16h, 使用粘附系数测定仪测定几种钻井液的泥饼泥饼粘附系数。实验结果如下表:
(2) 实验结论
由表十及图6可以看出在甲酸钠泥浆体系中, PF-LBE的加量在小范围变化, 即加量小于0.5%时, 泥饼粘附系数降低不明显;当加量大于0.5%时, 随着加量的增加, 再加入起护井壁和有一定润滑作用的PF-GRA, 那么泥饼粘附系数降低, 即润滑效果增强, 泥饼粘附卡钻几率减小。
3. 结论
(1) 通过泥页岩滚动回收实验、泥页岩膨胀实验将甲酸钠体系和KCL/PF-PLUS/PF-JLXB泥浆体系进行比较, 两种实验手段都说明了前者的抑制性好于后者。
(2) 甲酸钠泥浆体系的抑制性随着甲酸钠加量的增加, 先增大后减小。实验证明甲酸钠的加量在10%-13%之间时, 泥页岩的回收率较高。
(3) 随着PF-XC-H加量的增加, 泥浆的粘切成上升趋势。现场维护当中可以根据井下情况, 通过改变PF-XC-H的加量, 随时调整钻屑的悬浮和携带能力。
(4) 在甲酸钠泥浆体系中, PF-LBE的加量小于0.5%时, 泥饼粘附系数降低不明显;当加量大于0.5%时, 随着加量的增加, 泥饼粘附系数降低, 即泥饼粘附卡钻的几率减小。
(5) 随着钻屑加量的增加, 粘切和固含上升较快, 但当岩屑加量大于6%时, 再增加岩屑的加量, 粘切和固含变化较小。因此该体系抗固相污染容限高, 且固相污染后性能变化较小。
“哈泥族”们爱泥浆 篇2
瞧，一群蝴蝶正在亲吻泥浆，它们渴了吗?不，它们是在吸食泥浆奉献的美食。烈日炎炎下，非洲水牛正在泥浆地里打滚，做个泥浆SPA，又清爽又健康。野猪怎么也气喘吁吁地跑来洗泥浆浴?原来它的皮肤被树枝划破，它要用泥浆来疗伤。那只鸟儿嘴里衔着泥浆干吗?那是忙着给自己蓋产房呢。如果你拨开泥浆仔细查查，会发现原来还有不少动物在泥浆地里安家!
泥浆是怎么来的呢?
光有水和土壤，当然不能形成泥浆，还必须有“人”来搅和。这“人”可能是急驰而过的车辆，也可能是一批又一批动物的蹄子，还可能是奔腾的河流。
河流是泥浆最大的制造者，它们携带着雨水从大地上冲刷下来的泥沙，在下游地区沉淀下去，形成沙洲。当一条大河缓缓流入大海时，水里留下的只是泥土里颗粒微小的淤泥。因为河口湾每天有两次潮汐阻止大河流动，这些淤泥逐渐在河口湾沉积下来。于是，在河流入海口处，一大片厚厚的淤泥滩就形成了!
泥浆怎么会又黑又臭啊?
有些泥浆又黑又臭。黑是因为泥浆中有一些因缺氧而腐烂的植物：臭是因为空气和水中的氧气不能进入泥浆深处，泥浆深处因缺氧会产生有臭味的气体，其中包括臭鸡蛋气味的硫化氢，还有我们通常用于取暖做饭的天然气。
蓋座泥浆房
蓋座泥浆房，得用湿泥浆，因为它可以随意被“设计”成任何形状，但干燥后的泥浆却成了一座结实的房子。有些鸟类会把小块的植物和泥浆和在一起筑巢，就像混凝土中加入了钢筋一样，可以使泥浆强度更大。白蚁丘是由泥浆和白蚁的唾液混合而成的，有些干燥后几乎和水泥一样坚硬。有一种叫megapode的鸟，它不仅会用泥浆筑巢，还能让泥浆为它孵蛋。公鸟的嘴巴有探热作用，筑好巢后，它会将嘴探进士中。
如果土壤温度超过33摄氏度，它便将泥浆刮掉一些，而如果不足33摄氏度，它就会再添加一些泥浆，使土壤的温度保持在33摄氏度左右，然后离开。这可苦了它们的孩子，出生时不仅要啄破蛋壳，还得冲破一层厚厚的泥浆!
洗个泥浆浴
洗个泥浆浴好爽啊!对于某些大型动物来说，湿润润的泥浆粘满身，水分蒸发会带走热量，又有好一段时闻可以冰冰凉凉地度夏啦!当泥浆结成硬块脱落时，一些令人烦恼的寄生虫也跟着bye-bye。要是哪儿划个口子，泥浆还能像药膏一样把伤口糊住，这样，伤口就不容易感染啦。有了泥浆浴，生了癣的野牛也只需几个“疗程”就能痊愈。而人呢，闲来也不妨到泥浆里打个滚，因为泥浆中含有大量能振奋神经、清洁皮肤、收紧毛孔以及美白肌肤的矿物质，疯狂的“哈泥族”们还千里迢迢地跑到死海去泡泥浆澡呢!
泥浆地里安家
固井水泥浆技术体系探讨 篇3
深层的气井的深度一般都在3450米到5500米之间, 所以固井的封固断比较长、低温的梯度高, 还要对气层进行试气、压裂等作业, 这就要对水泥浆的性能和固井的施工提出了更高的要求, 就是必须要保证全井段的封固的质量必须过关。但是现在国内的深层气井固井的质量不是特别理想, 自2005年以来, 相继发生了升深8井、徐深10井等在试气之前就发生环空窜气的问题, 影响了油气的测试以及产能的建设。
1 常规的固井水泥浆的体系
中温的固井水泥浆体系的适用温度一般在小于或者等于120℃;高温的固井水泥浆体系的抗高温的性能十分优秀, 适用的温度是不超过160℃;超高温的固井水泥浆体系抗高温的性能更加的突出, 是目前比较少的使可控温度达到200℃的水泥浆体系, 适用的温度一般都不超过200℃。这中体系适用在淡水的水泥浆固井, 同时也可以用于矿化度比较高的水泥浆固井;它可用于常规的一般条件的固井, 同时也可以用于低密度、高密度的特殊条件的比较复杂的固井;应该具有优良的水泥浆体系性能, 可以广泛的使用水泥浆体系;具有良好的可调控性、浆体的各个性能比较稳定。各种性能都非常容易调节的特点。
2 深层井固井水泥浆体系研究
(1) 高温的防气窜增加韧性水泥浆体系应该满足的条件有:水泥浆的可泵性要好, 密度一般都控制在1.93g/cm3, 流动度大于230mm;水泥浆的稠化时间是可调整的, 过滤的时间要小于15分钟;水泥浆要具有比较小的虑失量, 失水量要小于102ml/30min·6.9MPa;抗压性要强, 抗压性要大于25MPa;同时在水泥浆处于失重状态时, 水泥基质渗透性要低, 内部的阻力大, 能抵挡住气体的窜入;抗冲击的韧性好, 冲击功要比平常的水泥石提高百分之20以上。
(2) 高温防气体窜外加剂的选择
根据国内国外已经有的外加剂的性能、使用状况以及深层气井的钻井以及完井的特点、环空气窜的特征, 经过了大量的室内试验和大量的分析对比, 考虑采用丁苯胶乳来作为防气窜水泥浆的外加剂是比较合适的。这个物质是由无数的微小的橡胶粒子组成的, 随着水泥水化时温度的升高, 橡胶分子与水分子、水泥中的化学物质形成氢键、氧桥、以及和硫桥, 形成了网架状的结构, 聚集了比其他类型水泥外加剂更高的能量, 抗高温这个性能得到了提高。橡胶分子充填于水泥颗粒之间, 在合适的压差作用下汇聚形成了比较致密的硬橡胶块, 阻止了水泥浆失水, 大大降低了水泥石的渗透率, 增加了气体进入水泥石时的阻力。丁苯胶乳在水泥水化的时候会产生絮状的凝结物在水泥基质当中汇聚在一起形成了抑制渗透的胶乳膜, 能够有效的防止气体侵入水泥浆柱。丁苯胶乳水泥在配置之后一直保持着低胶凝的强度状态, 能够充分的传递水泥浆的液柱压力, 并且能随着时间的推移以及温度的不断升高, 充分的形成直角胶凝, 充分弥补了因为水泥浆失重从而产生的压力的降低, 达到防气窜的目的。
(3) 增加韧性的材料的选择
为了能够更好的满足深气油井的固井要求, 在除了丁苯胶乳作为防气窜的外加剂的情况下, 依据超混复合材料的原理, 同时还选用了DZF-1来作为增加韧性的材料, 用来减少在射孔、压裂等等工作是产生的冲击载荷的作用下, 水泥石当中的原始的细微裂缝的迅速的增大与应力的集中, 防止形成大的裂纹和裂缝从而造成气体的窜槽。DZF-1这种材料是一种用低弹的矿物纤维作为主体同时又加入大量的不同成分的纤维混合物, 具有比较高的抗拉性, 能够对水泥石中的缺陷的裂痕尖端应力场产生屏蔽作用, 从而来提高水泥石的抗断裂韧性以及抗冲击的性能, 能够形成具有很高强度的水泥石。
(4) 深层气油井固井防气窜增韧性水泥浆的评价
根据国内一些深层气油井对水泥浆的性能的要求, 在室内进行了非常多的配方的筛选工作, 最终确定了适用于深层气油井的水泥浆的最佳配方, 通过大量的试验证明筛选的高温防气窜增加韧性的水泥浆能有效的防止环空气窜, 能够很好的保证气层的封闭质量。
3深气井固井的工艺技术
双极注水泥这种技术可以一次性的长封固井划分为两段比较短的封固段固井作业, 比较适用于深井的封固井作业, 能够有效的减少一次注水泥固井的施工的难度, 能减低环空液柱的压力, 能够有效的减少固井中发生漏失的可能性。双极注水泥的方法可以分为淹没试的连续双极注入一剂间隔式的双极注水泥。淹没式连续双极注水泥注一级与二级之间是没有隔膜的, 这是为了避免二级井眼钻井液的腐蚀, 淹没式双击注入水泥在固井是一级水泥浆的量要尽量的少附加, 同时一定要注入定量的缓凝前导水泥浆, 用来方便打开双极箍以后水泥浆能够顺利的返出导地面;在一级冲洗液中加入一定量的稀释剂, 能够有效的控制水泥浆的污染程度;同时还配套应用了内置的隔离液以及压胶塞液。
结语
1防气窜的增加韧性的泥浆的失水量低, 稠化过度的时间比较短, 失重的时候基质的渗透率是比较低的, 内部的阻力较大, 防窜行能很好。
2 水泥石的可塑性比较高、脆性小, 具有比较强的的抗冲击韧性, 减小了井下工作是对水泥环的损坏。
3 在采用防气窜增加韧性的水泥浆
以及配套的固井方案的技术, 能够保证水泥浆在失重的情况下对气层的压稳, 防止环空气窜的发生, 解决了气井气窜这个难题, 具有十分宽广的应用前景。
参考文献
[1]钻井手册 (甲方) 上册[M].北京:石油工业出版社, 1990.
泥浆材料及用途. 篇4
名称 主要成份 分子式 密度 数目 可配最高密度 石灰石粉 碳酸钙 CaCO3 2.7-2.9 200 1.68 超细粉 碳酸钙 CaCO3 2.8-3.1 600 1.80 重晶石粉 硫酸钡 BaSO4 3.9-4.2 200 2.3 活性重晶石粉 硫酸钡 BaSO4 3.9-4.2 200 3.1 铁矿粉 氧化铁 Fe2O3 4.9-5.3 150 4.0 方铅矿粉 硫化铅 PbS 7.4-7.7 150 5.2 三 无机盐类
一、碳酸钠
1、物理性质
碳酸钠（Na2CO3）又称纯碱、苏打，白色粉末结晶，密度2.5，易溶于水，水溶液呈碱性，在空气中易吸潮结块，要注意防潮。
2、化学性质
a、电离： Na2CO3=2Na +＋ CO32– b、水解： CO32– + H2O = HCO3– + OH– HCO3– + H2O = H2CO3 + OH– c、沉淀钙离子、镁离子
Ca2++ CO32– = CaCO3↓ Mg2++ CO32–= MgCO3↓↓
3、作用 沉淀膨润土中的钙离子、镁离子，改善水化性能，促进膨润土分散造浆，降低泥浆的失水，提高泥浆的粘度和切力，改善泥饼的质量。
4、加量
准确加量应根据膨润土质量通过实验确定，一般为膨润土重量的5%。
5、测试
1%水溶液PH值大于12为合格品。
二、氢氧化钠
1、物理性质
氢氧化钠又称烧碱、火碱或苛性钠。白色结晶，有液体、固体片状三种产品，纯度从50%至99%不等，密度2-2.2，易吸潮，有强烈的腐蚀性，暴露在空气中，会吸收CO2，变成Na2CO3。
2、作用
a、调节泥浆PH值。b、促使膨润土分散造浆。c、加快有机处理机溶解。
3、加量
根据产品纯度和需要决定加量，一般加量为泥浆的0.1%—0.5%.4、测试 1%水溶液PH值大于14，证明纯度为96%。
三、氢氧化钾 KOH 同氢氧化钠相近。不同一点是氢氧化钾提供的K+对泥页岩有一定抑制作用。
四、氯化钾 KCl 氯化钾外观为白色立方晶体，密度1.98，易溶于水，具有较强的抑制页岩渗透水化性能，对防治井壁缩径特别有效。
五、硅酸钠（Na2SiO3或Na2OnSiO2）
硅酸钠又称水玻璃或泡花碱，有固体水玻璃、水合水玻璃和液体水玻璃，能溶于水，水溶液呈碱性。加入泥浆中，能增加泥浆的粘度，促使泥浆胶凝，阻止漏失，抑制页岩水化膨胀，与硝酸铵反应，可配制冻胶泥浆堵大漏。
六、硅酸钾 K2SiO3 硅酸钾是90年代发展起来的一种泥浆处理剂，主要用于严重垮塌地层和强缩径地层，具有很强的抑制水敏性地层剥落和膨胀能力，加量为2%-3%。
七、氯化钠 NaCl 氯化钠即食盐，白色细粒结晶，密度2.17，易溶于水，加入泥浆主要有两大作用：
1、配制盐水泥浆（加量8-10%），防治岩盐层溶蚀和井径扩大。
2、平衡地层水中矿化度，减少滤液向地层渗透，达到抑制泥页岩地层水化渗透的目的。
八、氯化钙 CaCl2 氯化钙有片状和粉状，密度1.68，潮解性强，易溶于水，主要作用：
1、配制抑制泥浆阻止水敏性地层水化膨胀。
2、加入水泥浆中，作为水泥速凝剂用。
九、氢氧化钙 Ca（OH）2 氢氧化钙又称熟石灰或消石灰，白色粉末，略溶于水，其水溶液加入纯碱，即生成烧碱。加入泥浆中主要是提供钙离子，配制钙处理抑制泥浆。
十、生石灰 CaO 生石灰即氧化钙，主要作用是利用膨胀特点配成石灰乳堵漏剂封堵漏层。
十一、石膏 CaSO4 石膏即硫酸钙，白色粉末，密度2.31-2.32，主要作用:
1、提供钙离子。
2、防止泥浆PH值过高。
十二、重铬酸钠 Na2CrO7.10H2O 重铬酸钠又称红矾钠，密度 2.35，易潮解易溶于水，是一种热稳定剂，能显著提高有机聚合物的使用寿命。
十三、正电胶 MMH 正电胶有溶胶、浓胶和胶粉三种产品，正电胶粒吸附在井壁和岩屑上，具有稳定井壁和抑制岩屑造浆的双重作用。四 发泡剂 消泡剂
一、发泡剂
烷基苯磺酸钠，它是阴离子表面活性剂，加量0.1%-0.5%，能将泥浆比重从1.12降至0.85。
二、消泡剂
硬脂酸铝它是一种白色类似肥皂状物，最好是先配成柴油溶液再使用，加量0.03%-0.05%。五 解卡剂
一、粉状解卡剂 AD AD是乳化剂和渗透剂混合而成的褐色粉状物。用法：
按1：2加到柴油中搅拌30分钟，再按1：5加到水中冲30分钟，再用泥浆泵送到卡点上，一般3-5小时即可解卡。
二、液体解卡剂 CN-1 用法：
按1：25加到清水中搅拌1个小时，再用泥浆泵送到卡点上，一般2-6小时即可解卡。六 水泥外加剂
一、水泥速凝剂 加量为水泥量的2.5%，先配成水溶液待水泥浆配好后，快速加进去，搅1分钟，就可开始送入井内，8小时-12小时，可下钻透井。
二、水泥缓凝剂
加量为水泥量的0.1%--0.3%，先配成水溶液，待水泥浆配好后，快速加进去，搅5分钟，就可以开始送入井内，可延迟水泥浆初凝时间30分钟—60分钟。七 润滑剂
能降低钻具回转阻力以及与井壁的摩擦阻力，改善钻井液流动性、降低切力与粘度，减少提升阻力，一句话，能降低钻井液摩阻系数的材料统称为润滑剂。一、十二烷基苯磺酸钠
它能显著降低水的表面张力，0.1%加量就能把水的摩阻系数从0.35降低到0.2以下，但它易发泡，只适合在低固相或无固相钻井液中使用。
二、皂化油
加入钻井液中，形成油包水，大大降低钻具回转阻力，加量0.1%-0.2%。
三、石墨
提高泥饼润滑性，降低钻具与泥饼摩擦阻力，抗高温、无荧光，但它不溶于水，只适合在固相钻井液中使用，加量为0.5%。
四、塑料小球
混入泥饼中，降低泥饼的摩擦系数，进而降低钻具扭矩与阻力，但使用成本高，好多井队不用它。
五、bK液体润滑剂
无毒、不污染环境，不干扰地质录井，可生物降解。加入0.05%就能降低摩阻25%，但是由于价格高，目前只在深井中使用。八 杀菌剂
一、Bd杀菌剂
主要成份为戊二醛溶液，能抑制钻井液中细菌的生长，防止聚合物发酵降解，失去粘度及作用。加量视井深井温而定，一般加量0.05%-0.1%。九 堵漏剂
一、瞬间堵漏剂
适应性：堵大漏，如黄土层、砾石层、深部大裂隙。堵漏原理：流入漏失通道后变稠继而与孔壁凝结成一体，封闭住漏孔。
堵黄土层、砾石层漏失方法：一旦发现漏失，就赶快上钻，在1立方米清水中加1T瞬间堵漏剂，然后用排污泵抽到井内，30分钟后就能下钻恢复正常钻进。堵表层管或深部大裂隙漏失方法：
1、在表管下2米或漏层下2米用海带架桥。
2、备3T瞬间堵漏剂和3立方米清水。
3、用泥浆泵送清水，在混合漏斗里加瞬间堵漏剂。
4、将混合漏斗出口对住井口，将泵柴油机转数调到最低。
5、启动泥浆泵，用最快的速度在漏斗里加瞬间堵漏剂（3立方米清水加完，3T瞬间堵漏剂也正好加完）。6、30分钟后，往井内灌浆，如果井内液面不下降，就证明堵漏成功，就可以下钻钻进。
二、高粘堵漏剂
1、成份：黄原胶、羟乙基纤维素和阳离子聚合物。
2、高粘程度：700ml清水加2‰的高粘堵漏剂即1.4g搅拌30分钟,其漏斗粘度为100秒以上,是纤维素增粘效果的10倍。
3、作用：堵漏失量小于5m3/h孔隙渗漏和微裂隙漏失。
4、适应地层：渗漏性砂岩的孔隙 型漏失和页岩的裂隙性漏失。
5、所能解决的问题：钻井液用水量大以至水费高、浆材成本高等问题。
6、堵漏机理：
（1）该剂进入漏失通道后能与孔隙或裂隙岩石牢牢地粘附在一起阻止浆液继续向深处流动。
（2）该剂具有的高粘度使其进入漏失通道后成冻胶状态而使流速慢慢降低直至停止下来。
7、加量：1-3‰。（据漏失量大小而定）。
8、用法：根据井内和地面浆液量算出需要量，后在接近沉淀池的循环槽口，将高粘堵漏剂慢慢撒进去，抛散速度以该剂在沉淀池内不结块为准。
9、对于大的孔隙或裂隙漏失可配以膨润土、纯碱、纤维素、锯末、水泥、膨胀堵漏王。
三、膨胀堵漏王
特点：白色颗粒状，吸水率是自身的50-100倍，膨胀率是自身的10-15倍，吸水膨胀时间1-10分钟。
适应性：适应于大裂隙漏失，对渗漏和小裂隙漏失无效。堵漏原理：进入漏层后吸水膨胀直至塞满封闭漏失通道。用法：
1、下钻到漏层位置。
2、配5-10m3泥浆（比重1.15、漏斗粘度60秒、含5%惰性材料）。
3、试泵。
4、在1分钟之内将2.5-5%的堵漏王加到泥浆内。
5、随后开泵将堵漏泥浆全送到井内。
6、送替浆水。
7、快速起钻。
8、起钻200m再开泵送替浆水以洗钻杆内堵漏泥浆。
9、起钻到安全位置。
10、静候5个小时就可以正常钻进。
四、单向膨胀封闭剂
特点：灰白色小颗粒 吸水不吸油，吸水后体积增大数倍，封闭漏层孔隙或裂缝隙不再发生漏失。
适应性：适应于堵孔隙漏失和小到中等裂隙漏失。二次采油用该剂，能明显增加原油产量。
用法：发现井漏，立即停钻，在循环罐里（保持10立方米原浆）加5%的该产品。然后用泵送入漏层，蹩压，静止2小时即可恢复正常钻进。
五、海带粉
海带经晒干粉碎成10目-20目小微粒，利用其膨胀特征进行堵漏，加量为3%-6%。
六、核桃皮
核桃壳晒干粉碎成1-5毫米大小的颗粒，用来堵中到大漏层，加量5%-10%。
七、云母片
云母片主要用于中深井阻塞裂缝和孔隙性渗透性地层。
八、石棉
利用石棉纤维长且抗高温的特征，配制深井堵漏泥浆。
九、锯末
锯末价格低来源广，广泛用于配制各种堵漏泥浆，加量5-10%。
十、混合堵漏剂
组成：15%棉线头+20%荞麦壳+30%核桃皮+20%棉籽壳+15%石棉纤维，颗粒1-6毫米。
适应性：堵各种大小漏失及不同深度漏失。加量：3%-6%。第十章 絮凝剂 包被剂
聚合物分子的—CONH2或—OH与岩屑颗粒表面的氧能以氢键形式多点吸附，十几个岩屑颗粒―桥联‖在一起，吸附了多个岩屑颗粒的长键分子，相互之间还可以通过吸附岩屑颗粒或互相缠绕―桥联‖在一起，形成絮凝团粒而沉淀，聚合物的这种作用称为絮凝作用。聚合物分子链吸附在一个岩屑颗粒上，并将其覆盖包裹时，称为包被作用。絮凝与包被最终都使岩屑沉淀。
一、聚丙烯酰胺
1、种类
A、阳离子聚丙烯酰胺。B、两性离子聚丙烯酰胺。C、非离子聚丙烯酰胺。
D、阴离子聚丙烯酰胺。钻井液用聚丙烯酰胺主要是阴离子聚酰胺（PAM）。
2、阴离子聚丙烯酰胺（PAM）。A、两大性能指标：一是分子量50万到2800万，二是水解度从10%到35%。
B、主要作用：絮凝沉淀岩屑。C、加量：0.1%--0.3%。
D、用法：最好先配成1%-2%的水溶液再按需要量加到钻井液中。
E简单测试：在700克水中加1克 PAM搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度。进行比较判断其分子量大小。
F影响因素：水的矿化度、水的温度、搅拌方式、搅拌时间。
二、聚丙烯酸钾
1、三大性能指标
A、分子量500万至800万。B、水解度 27%-35%。C、钾含量 11%-15%。
2、作用
抑制泥页岩及钻屑分散造浆，兼有降失水改善流型和增加润滑性等功能。
3、抗温能力：大于等于180℃。
4、加量：0.1%--0.3%。
5、用法：最好先配成1%水溶液再使用。
6、简单测试：在700克水中加1克K-PAM搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度，进行比较判断其分子量大小。
三、PAC-141
1、作用
PAC-141是丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸钠和丙烯酸钙的四元共聚物，其主链上有连接有-COOH、-COONa、-（COO）2Ca 和-CONH2等极性基团，主要作为增粘剂和包被剂使用，具有一定降失水效果。
2、抗温能力： 大于等于160℃。
加量：淡水中加0.1-0.4% 饱和盐水0.5-1%。
用法：最好先配成1%-2%的水溶液再按需要量加到钻井液中。
简单测试：在700克水中加1克PAC-141搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度，进行比较判断其分子量大小。
四、80A-51 80A-51是一种强包被剂，主要起增粘和沉淀岩屑的作用，具有一定的抗温抗盐抗钙能力。加量为0.1%至0.3%。
五、FA-367
1、作用：FA-367是两性离子聚合物FA系列中常用的产品，分子量100万-250万，具有抑制岩屑分散，增加粘度和降低失水量等功能，其抗温160℃，抗盐抗钙能力也很强。
2、加量：0.1-0.3%。
3、用法：最好先配成1%-2%的水溶液再按需要量加到钻井液中。简单测试：在700克水中加1克FA-367搅拌2小时，用漏斗粘度计测其粘度，进行比较判断其分子量大小。
六、润滑絮凝剂
（一）主要成分
水解度30%分子量3000万单位的阳离子聚合物（絮凝岩粉能力是聚丙烯酰胺PAM的3-5倍）和磺酸钠。
（二）适应区域
井壁稳定而岩粉造浆严重的子北、延长、延川、宝塔（川口、青化砭、甘谷驿、南泥湾）、甘泉下寺湾南部等油区。
（三）作用
1、沉淀岩粉
该剂能将岩粉在循环槽内全部沉淀下来，钻井液保持真正无固相，由此带来：
（1）钻速提高50-100%，日进尺200米以上。
（2）中途不再排浆，杜绝了泥浆对周边环境污染，免遭罚款。
（3）钻头牙轮保持干净状态，寿命延长50-100%，钢齿钻头都能进尺300m以上。
（4）堵塞渗漏，减少用水量30-50%。
2、润滑减阻（1）该剂能在井壁上和钻杆上形成一层保护胶膜，变钻柱与井壁的硬性碰撞为弹性碰撞，从而降低钻杆、钻铤的磨耗，延长其使用寿命30%。
（2）该剂能降低井内水的表面张力，降低钻杆柱回转时与水的擦阻力，从而减少钻杆柱带动钻头破碎岩石所需要的扭矩，进而减少钻机和柴油机的负荷，减少机故率和钻杆折断次数。
（3）良好的流动性，降低泵压30%，增加泵排量35%，减少柴油机负荷35%，节省柴油20%。
3、携带岩屑
该剂具有较高的粘度，能将钻头破碎的岩屑及时的冲离井底，同时，岩屑被及时地不断地携带到地面，井内始终保持干净，纵使钻杆、钻铤折断或脱扣，也会顺利地打捞上来，不至于小事复杂化。
（四）费用：1000.00元/井。
（五）用法与用量：
1、二开或开始定向时一次性加一袋（用搅拌机搅拌或用手在靠近沉淀池的循环口慢慢撒）随后每150米加一袋。
2、定向时，由于钻杆柱不转，泵排量小时钻屑就不易上来，此时应增加用量30-50%。
3、井深过700米，再纠斜时，若出现返屑量减少，就一次性1-2袋，将漏斗粘度提高到35秒以上。十一 增粘降滤失剂
一、羧甲基纤维素钠 Na-CMC
1、作用
A、增加泥浆粘度，携带岩屑。
B、降低泥浆滤失量抑制泥页岩水化膨胀，维持井壁稳定。
2、两大指标
A、聚合度：表示纤维素分子链的长短，和Na-CMC水溶液的粘度成正例，常用Na-CMC的聚合度在300-800之间，分子量在5-15万之间。
B、取代度：表示纤维素三个羟基中的氢被钠羧甲基（-CH2COONa）取代的程度。取代度越大，表示Na-CMC水溶性越好，抗温抗盐抗钙能力越强。
3、三个等级
A 高粘：聚合度大于700，取代度大于0.7，在25℃时，1%水溶液的粘度大于500mpas，主要用于增稠悬浮岩屑和携带岩屑。
B 中粘：聚合度 600左右，取代度大于0.8-0.85，在25℃时，2%水溶液的粘度60-270 mpas，主要用于降低滤失量。C 低粘：聚合度 500左右，取代度 0.8-0.9，在25℃时，2%水溶液的粘度小于50 mpas，用于降低滤失量。
4、用法：最好先配成漏斗粘度大于300秒的水溶液再使用。
5、简单测试：在700克水中加7克Na-CMC，搅拌3小时，待其全溶化后，再测其漏斗粘度，1300厘泊Na-CMC，漏斗粘度不低于160秒。
二、聚阴离子纤维素PAC PAC与Na-CMC相比
1、聚合度更高。达900以上，粘度更大，在25℃时，1%水溶液粘度为1500 mpas以上。
2、取代度：更大、大于 0.95。
3、抗温：150℃以上。
4、抗盐可达饱和。PAC主要用于深井及盐井。
三、羟乙基纤维素 HEC HEC增粘效果比PAC还强，而且在增粘的同时，不增加切力，但因生产成本高，在钻井中用量很少。
四、羧甲基淀粉CMS CMS 降滤失速度快，作用效果等同于低粘羧甲基纤维素，在增粘方面，对塑性粘度影响小，而对动切力影响大，有利于携带岩屑，抗盐抗钙，适合配盐水泥浆，CMS价格便宜，使用成本低，但它易发酵，使用时要加甲醛等杀菌剂。
五、羟丙基淀粉 HPS HPS 抗钙性能特强，达50000PPM，在钻进石膏层段，使用HPS，对防治钙污染，效果很好。加量为 0.5%-0.7%。
六、抗温淀粉DFD-140 DFD-140分子链节上同时含有阳离子基团和非离子基团，抗温140 ℃以上，主要是在中深井中使用，增粘降失水效果等同于中粘Na-CMC。
七、黄原胶XC 黄原胶XC又称XC131生物聚合物，是一种阴离子杂多糖，由黄单胞杆菌经生物合成，并经化学处理制成淡黄色粉末。主要作用：
1、提高钻井液粘度和切力。
2、配制无固相钻井液，能有效地防止油层损害。
3、在深井使用，可控制高温高压失水。
4、稳定页岩地层，具有防漏作用。
5、抗钙离子2000PPM以上，并能抗饱和盐水。
6、润滑减阻性好，加量为0.1-0.2%。
八、羟丙基瓜尔胶 HPG
1、HPG平均聚合度900-1200，分子量25万，取代度：0.36-0.6。
2、在25时℃，1%水溶液粘度大于等于220 mpas。
3、加入交联剂硼砂，形成凝胶体，用于堵漏和强力携砂。十二 降粘降失水剂
一、铁铬木质素磺酸盐 FCLS FCLS简称铁铬盐，是多官能团的离子分子化合物，能吸附在膨润土颗粒的边缘带区，减弱和拆散泥浆中的网状结构，起到降粘的作用，同时，铁铬盐分子链长，又可吸附多个膨润土微粒片，抑制泥页岩水化膨胀，稳定井壁，起到降失水的作用。加量：淡水泥浆加量0.2-05%，盐水泥浆加量0.5-1%.注意事项：
1、FCLS有毒，使用时要戴口罩，完毕要把手洗干净。
2、FCLS是弱酸性，使用前要加烧碱把PH值调到9-10。
二、磺化单宁 SMT SMT是老三磺泥浆材料之一，外观为棕褐色粉末，吸水性强，其水溶液呈碱性，抗钙可达1000ml/l，抗温可达180-200℃，适于深井和盐水、饱和盐水钻井液中使用，具有稳定的降粘降失水效果。加量为 0.5%-1%，使用的PH值范围9-11。
三、磺化栲胶 SMK 磺化栲胶与磺化单宁作用机理，使用方法相近，可任选一种使用。
四、磺化沥青粉 SAS
1、作用：降低高温高压滤失量和润滑的作用。
2、作用机理：SAS 中含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在
页岩晶层断面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散，起到护壁作用；同时不溶于水的部分覆盖在页岩表面，改善泥饼质量，起到润滑作用。
3、加量：1%-2%。
五、磺化褐煤树脂 SPNH 外观：黑色粉末，易溶于水，水溶液为棕褐色。
作用：SPNH 是以褐煤和晴纶废丝为主要原料，通过用接枝共聚和磺化的方法制得的一种含有羟基、羧基、亚甲基、磺酸基等多种官能团的共聚物，因此，具有降滤失和降粘的作用，同时，抗温抗盐抗钙能力很强。加量：1%-2% 质量测试：
1、不溶物小于等于5%。
2、含水分小于等于6%。3、1%水溶液颜色为深褐色而且永不退色。
六、磺化酚醛树脂SMP 磺化酚醛树脂为棕色自由流动粉末，它是一种有效的高温抗污染降滤失剂。加入一定数量的SMP可在淡水和盐水钻井液中得到满意的API和HTHP滤失量。产品分为两种类型，SMP-1用于淡水和低浓度盐水体系，SMP-2 用于高浓度盐水体系。其抗温能力为180℃，通常加量为2.0%-3.0%。
七、磺化褐煤 SMC 外观：黑色粉末，是褐煤、甲醛及Na2CO3在PH为9-11的条件下进行磺化反应制得。
作用：SMC是―三磺‖泥浆材料之一，具有较好的降粘降滤失性。特点：
1、抗温性好，在200-230℃的高温下仍能有效地控制淡水泥浆的滤失量和粘度，2、抗盐能力差，在200℃单独使用时，抗盐不超过3%，必须与磺化酚醛树脂配合处理时，抗盐能力才可大大提高。
八、腐植酸钾 KHm KHm是腐植酸与氢氧化钾反应生成的腐植酸钾的提取物。商业产品为黑褐色自由流动粉末。它在水基钻井液中作降滤失剂；同时还有降粘效应。通常应用于井底温度不超过120℃的较浅地层。其加量为0.5-1.5%。
九、阳离子褐煤PMC PMC是阳离子单体和褐煤在一定条件与催化剂的作用下进行接枝再经碱化阳离子化而成。PMC有很好的抑制性和良好防塌性能，是目前油田钻井助剂中唯一集降滤失，抗高温抗泥浆老化，防塌等多种功能于一身的两性泥浆助剂，主要用于中深井钻探。
十、无荧光润滑防塌剂
外观：无荧光润滑防塌剂是由苯酚、甲醛、硝基腐植酸钾等多种化学原料聚合而成的一种聚合物，外观为棕褐色或黑褐色粉末，易溶于水，无荧光。
作用：由于该产品所采用的化学原料中均含有苯环，有大兀键、化学键结合，比较牢固，可以抗高温、抗剪切，可以在粘土表面形成多层吸附。本品的主要防塌机理是镶嵌覆盖和堵塞页岩的层理和微裂缝，防止泥浆滤液进入页岩，减少水化膨胀。在高温深井及易塌的泥页岩井段配聚合物钻井液使用，不仅可以显著改善钻井液的稳定性，而且可以利用分子中的特种基团与钻屑和井壁表面发生物理和化学作用，使钻屑和井壁表面活性点钝化而显著提高钻井液的抑制防塌能力。本品可与分散性和不分散泥浆处理剂相配伍，并有协同效应，使用时不需要附加任何条件，加入泥浆后主要表现为泥浆的滤失量降低，且无荧光显示，电阻率高有利于探井取全、取准电测地质资料。由于本品性能稳定，泥浆配制工艺简单，操作方便，无污染，钻井完井作业安全，作业周期短，故具有良好的社会效益和经济效益。
钻孔泥浆护壁桩的施工方法 篇5
摘要：从施工工艺、质量保证措施两方面，论述了钻孔混浆护壁桩的施工要领。
关键词：钻孔混浆 护壁桩 施工
1 施工工艺
1.1 设置护筒
护筒采用钢筒下埋式，护筒埋设时应遵守下列规定：
1.1.1 桩位经施放验收确定后方可挖设护筒。
1.1.2 利用十字交汇法将定位点引至护筒外侧，然后进行开挖，护筒埋设完成后，再用十字交汇法从定位点将桩位引至护筒内，并与相邻桩位重新测量定位，以保证桩位的准确，其偏差不得大于50mm。
1.1.3 护筒内径较钻头直径大100mm，埋入土中深度应大于1.0米。
1.1.4 护筒外环应用无杂质的粘土夯实。
1.2 安装钻机
1.2.1 潜水电钻、卷扬机及其配套设备的电缆均应接入配电箱，以便于控制，并注意通入潜水电钻的电缆不得破损、漏电。
1.2.2 安装时将钻杆卡在导向轮内，以承受反扭矩，并使钻杆不旋转。
1.3 钻头选择
选择三翼单腰带钻头，钻头中心管底端加焊一尖形铲头，起超前钻进和定心的作用，为增加回转的稳定性，在翼板端焊一导正圈，此类钻头稳定性好，且成孔孔壁光滑，翼片下镶焊梳齿状合金刀头，用以切削土层钻进，此类钻头适用于大口径中软地层的成孔。
1.4 成孔
1.4.1 钻进速度应根据地层变化、供水量及电流大小来控制，在淤泥质土中钻进速度不宜大于1米/分，而且应注意控制钻进速度，保证钻头切削下的碎屑，便于泥浆携带能够返出地面。
1.4.2 钻进速度应均匀，保证成孔孔径、孔壁的圆滑，并防止水敏地层的缩径。
1.4.3 随时注意钻进中有无异常，应根据电流值大小，钻具的摇摆程度等及时分析孔内的情况，控制钻进速度。
1.4.4 钻进成孔为特殊工序，其操作必须按公司的作业指导书进行，各作业班组按规定填写特殊工序控制表。
1.5 泥浆循环系统
1.5.1 泥浆循环系统由泥浆池、泥浆循环槽、沉淀池、泥浆泵等组成。
1.5.2 为保证泥浆的储备及供应，现场应配备1-2个清水储备箱。
1.5.3 定期由专人负责清理泥浆循环系统的沉积物，保持循环系统的畅通及泥浆的清洁。
1.5.4 设立的泥浆池的容积应保持大于单孔体积的1.5-2倍（视场地情况尽可能加大），保证有足够的储备供于泥浆循环，同时，视场地情况应适当延长循环槽的长度，增加泥浆循环途径中的沉演时间，利于保证泥浆质量。
1.5.5 泵量应保持105立方米/小时。
1.6 泥浆冲洗液
鉴于本场地的地层土质情况，成孔采用地层土自然造浆，泥浆指标的调整采用排稠浆兑清水的方式，对泥浆的性能要求如下：
含砂量：＜6%
比重：1.15～1.25
粘度：10～25S
1.7 清孔换浆工艺
1.7.1 正循环清孔
钻进至设计深度后，先将钻头提离孔底80-100mm，输入比重小于1.20新泥浆进行循环，把孔底沉渣及孔内悬浮碎碴置换出来。
1.7.2 清孔完成后，应保证泥浆比重≤1.25，同时确定与钻孔深度相符后，方可进行验收、提钻。
1.8 钢筋笼制作及吊放
1.8.1 钢筋笼制作
1.8.1.1 根据设计要求计算用料长度，切割后分别摆放、备用，并进行标识。
1.8.1.2 在制作台上制作钢筋笼并按规定要求焊接。
1.8.1.3 将支撑架按2-3米的间距摆放在同一水平面一直线上，然后将配好定数的主筋平直的摆放在支撑架上。
1.8.1.4 将焊制好的钢筋放置在平整的地面上，防止变形。
1.8.1.5 保护层采用素灰制作成直径100毫米×50毫米的圆块，以φ8毫米的钢筋穿过圆中心焊接在主筋上，同一端面不得少于3个，纵向间距为4米。
1.8.1.6 钢筋笼制作工序为关键工序，所以首件钢筋笼的制作完成后，由技术队长按有关规范标准进行自检，合格后请监理检验，须经检验合格并签字后，将其作为评定标准，进行批量制作。
1.8.1.7 对制作好的钢筋笼应按图纸尺寸和焊接质量要求进行检查，不符合要求者应予以返工，并按规范批量将焊接试件送实验室检验。
1.8.2 钢筋笼的吊放
1.8.2.1 钢筋笼的吊放应设2-4个恰当的起吊点。
1.8.2.2 钢筋笼入孔时，应对准孔位中心轻放，慢下孔，不得左右旋转摆动，若遇阻时，应查明原因进行处理，严禁高起猛落和强行下放。
1.8.2.3 钢筋笼全部入孔后，防止自重下落或灌注时上浮。
1.8.2.4 为防止钢筋笼上浮，用2寸管作压杆，压杆一端与钢筋笼固定，一端用支杆固定于地表，上部再用灌灰平台将其制定。
1.8.2.5 应准确计算吊筋长度，确定钢筋笼的准确位置。
1.9 灌注混凝土
1.9.1 吊放导管
1.9.1.1 导管安装吊放入孔时，应将密封圈安放周正，螺栓对角上紧，确保密封良好，导管在孔内的位置应居中，导管底部距孔底应在0.3-0.5米。采用φ200-250毫米导管，单节长度1.5米，底节长度3米。
1.9.1.2 导管全部入孔后，核实导管总数、导管底部位置，并填写报表。
1.9.1.3 导管就位后，进行二次清孔，清孔换浆应注意泥浆的逐渐稀释，不得一次兑入清水。清孔后应符合下列规定：孔底500mm以内的泥浆比重应≤1.25，含砂率≤8%，粘度28S。
1.9.1.4 隔水球胆放入到导管内应以其自由下落为宜，不得太大或太小，球胆应放在液面上。
1.9.2 灌注混凝土
1.9.2.1 目测其和易性，再测其塌落度（20±2）。要求不得有离析现象，否则不得灌注。
1.9.2.2 灌注应连续不断的进行，灌注速度可控制在每小时20立方米。
1.9.2.4 后续的混凝土应徐徐灌入，防止导管内造成高压气囊，将导管接口处胶垫挤出产生漏水，同时，也防止混凝土内气体排除不及时造成的不密实。
1.9.2.5 灌注时，应上下提动导管，活动范围不大于0.3米，并且不允许导管作横向活动。当混凝土液面接近钢筋笼底端位置时，应注意放慢灌灰速度，避免钢筋笼上浮。
1.9.2.6 勤测混凝土液面高度及时拆卸导管，要求检测次数不低于起拨导管的节数，发现混凝土液面上升出现导常情况时，加密探测次数，同时应查明原因，清除其现象。
1.9.2.7 混凝土供应中断时，应10-20分钟上下活动导管一次，当使用商品混凝土时应向供应商提出要求，单桩灌注时间应保持在2小时内。
1.9.2.8 控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，必须保证凿除浮桨高度后，有效桩顶混凝土强度达到设计值，混凝土超灌高度≥0.5米。
1.9.2.9 拆除的导管应及时冲洗干净。
1.9.2.10 灌注过程中，如发现故障时，及时分析和正确判断原因，制定处理措施，填写关键工序施工记录本表。
附钻孔灌注桩工艺流程图
2 质量保证措施
2.1 建立严格的质量检验制度，进场的材料必须有合格证及试验单，并由专职取样员在现场取样，将钢材及焊件送实验室。
2.2 本工程采用现场搅拌混凝土，应检验其塌落度及和易性，不符合要求的严禁灌注，同时，按规范及设计要求加工试块。
低温防窜水泥浆体系的现场应用 篇6
低温下常规水泥浆体系存在着水化速度缓慢、早期强度低、界面胶结差、渗透率大等诸多弊端, 而低温 (<30℃) 防窜外加剂及防窜水泥浆体系的缺乏, 导致低温防窜问题是一直困扰固井界的技术难题。大庆油田日趋复杂的地质情况, 造成复杂区固井质量差、固井后管外冒等现象严重, 尤其是地层压力异常 (地层压力系数在2.18以上) 、浅层气上窜 (复杂区环空气窜比例高达30%以上) 、固井后管外冒严重 (复杂区管外冒发生率在10%以上) 等问题。
低温防窜水泥浆体系, 从水泥环本体、界面等多方面进行研究, 为解决低温防窜问题、提高低温复杂井固井质量问题, 提供有效的技术解决途径, 为油田长期稳定、安全开发提供有力的技术支持。
2 低温防窜水泥浆体系的组成及性能
2.1 水泥浆体系的组成
根据界面增强、防窜等机理, 从改善界面过渡层结构、改变水泥各种水化产物生成量、加速水泥浆水化速度、缩短过渡时间等多个方面开展研究, 研制开发低温用配套外加剂, 形成低温防窜水泥浆体系。体系组成:包括多功能早强剂、低温用丁苯胶乳、多功能界面改性剂及多种辅剂。
2.2 水泥浆体系性能
水泥浆体系中的主剂具有独特的成膜机制、界面改性机制, 通过合理的颗粒级配及分散增容、渗透、吸附、粘接等反应机理, 优化水泥浆体系性能, 赋予水泥浆体系各种不同的防窜特性:
(1) 低温下 (10-60℃) 早期强度高, 过渡时间短, 且水泥浆体系具有很强的内部结构阻力;
(2) 优化水泥石本体和界面过度层结构, 提高水泥环的界面胶结强度和抗地层流体冲蚀的能力;
(3) 释放出大量的可溶性高价阳离子和胶体粒子, 通过渗透、吸附、粘接等作用, 改善二界面的泥饼质量;
(4) 水泥环具有很强的力学形变能力、微膨胀特性, 渗透率低。
3 低温防窜水泥浆体系的室内试验研究
3.1 常规性能
通过水泥浆 (密度1.90g/cm3) 体系在不同温度下凝结时间、抗压强度、滤失量、稠化时间等常规实验研究可知, 温度对体系稠化时间、凝结时间影响不大, 水泥浆体系38-60℃时过渡时间都只有2min, 10℃×8h抗压强度为5.2MPa, 滤失量小于50m L, 体系的这些性能, 对低温井尤其是低温长封井防窜极其有利。
3.2 水泥环界面胶结强度
水泥环界面处存在界面过渡区, 内有大颗粒的氢氧化钙、钙钒石等的存在, 导致其结构疏松容易形成微裂缝;二界面由于泥饼的存在, 形成一个不可固化层, 使水泥环与地层岩石之间不能实现有效的胶结。不同温度、不同养护龄期的水泥环一、二界面的胶结强度实验得知, 低温防窜水泥浆体系一界面胶结强度大于原浆的2倍;而二界面有4m m泥饼存在时, 原浆二界面胶结强度为0, 而低温防窜水泥浆体系二界面胶结强度大于0.1MPa。
3.3 水泥浆体系的抗窜能力
利用7150型液/气分析仪对低温浅层防气窜水泥浆体系的抗窜能力进行评价, 低温防窜水泥浆体系, 无论是水泥浆水化凝结过程中还是水泥浆凝固后, 气层压力曲线都未发生变化, 说明没有发生气窜。而原浆开始水化, 气层压力曲线迅速下降, 发生了气窜。根据实验结果, 低温防窜水泥浆体系的抗窜压差大于5.0MPa。
4 低温防窜水泥浆体系的现场应用
目前, 低温防窜水泥浆体系, 在大庆油田朝阳沟、杏区、南区、喇嘛甸、葡北等复杂区块的复杂井, 现场应用400多井次, 对提高固井质量、预防管外冒及环空窜流等复杂事故的发生具有显著效果。
4.1 朝阳沟地区现场应用
朝阳沟地区由于注采不平衡、油层物性差, 地下油层存在异常高压, 地层压力系数最高达到2.18以上, 完钻钻井液密度在1.70-1.90g/cm3之间, 油气水浸严重, 固井质量难以保证, 固井优质率只有30%。采用低温防窜体系固井100多井次, 固井优质率由原来的30%提高到了70%以上, 固井优质率提高了40个百分点。
4.2 杏区、南区现场应用
杏12区西部、南2、3区等地区, 由于套损、井网加密等原因, 致使层间矛盾突出 (高压区平均压力系数为1.85, 局部压力系数高达1.95, 同时存在欠压层和易漏层) , 油气水浸严重, 固井后管外冒等复杂事故不断发生, 管外冒发生率高达10%以上。低温防窜水泥浆体系, 在这些区块的复杂疑难井应用100多井次, 使用井管外冒发生率降到2%以下。如杏12-5-P3414井, 钻井过程中油气水浸严重, 地层压力系数1.85, 同时存在欠压层, 完钻泥浆密度为1.85g/cm3, 采用该水泥浆体系限压固井, 固井后无管外冒情况发生, 15d测井, 固井质量优质。
4.3 葡北、喇嘛甸地区现场应用
葡北、喇南中西一区原生浅气和次生浅气活跃, 套损、断层遮挡、气顶气等造成局部异常高压, 固井后环空气窜严重, 在地层高压、浅气异常活跃井, 采用体系固井, 固井后无环空气窜和管外冒现象。如葡182区块, 浅气活跃, 一口井存在多段浅气, 固井后环空气窜高达30%, 采用体系固井, 固井后没有发生气窜, 固井优质率提高20个百分点。如葡160-斜64井, 该井存在多层浅气, 完钻后发生气浸、井涌, 采用该体系固井, 固井质量优质。
5 结论
(1) 低温防窜水泥浆体系适用循环温度为:10-60℃;
(2) 该体系1 0℃时8 h抗压强度达5.2 M P a以上 (原浆无强度) 、过渡时间2m i n、水泥浆滤失量小于50m L (原浆大于2000mL) ;
(3) 低温防窜水泥浆体系界面胶结强度和原浆相比提高2倍, 抗窜压差大于5.0MPa以上。
(4) 应用井与同区块常规井相比, 优质率提高15个百分点、管外冒发生率降低到2.0%以下 (常规井管外冒发生率为15%以上) 。
摘要：针对低温固井技术难点以及大庆油田日益复杂的地质情况, 根据界面增强、防窜等机理, 开发研制适用循环温度为10-60℃的低温防窜水泥浆体系。该体系适用于A级水泥、G级水泥、高强低密度水泥, 界面胶结强度大于原浆2倍, 抗窜压差大于5.0MPa。应用井与同区块常规井相比, 优质率提高15个百分点、管外冒发生率降低到2.0%以下 (常规井管外冒发生率为15%以上) 。
关键词：低温防窜,管外冒,固井质量,界面胶结,抗窜性能
参考文献
[1]丁士东.国内外固井技术现状及发展趋势[J].钻井液完井液, 2002 (19)
[2]牟忠信, 张明昌, 李萍.复合型早强剂水泥浆体系研究, 2005 (增刊—0135—03)
粉煤灰复合低密度水泥浆体系研究 篇7
关键词：固井,低密度水泥浆,抗压强度,粉煤灰
随着油田勘探开发的不断深入, 漏失井、复杂井、长封固段井的数量日益增多, 为了确保固井质量, 减少对油气层的污染, 必须降低水泥浆密度, 保证水泥浆的各项性能。目前常用的低密度水泥浆多为漂珠体系, 但漂珠在一定的压力易破碎, 致使水泥浆不稳定[1]。以改性粉煤灰为主要外掺料, 合理应用紧密堆积理论和颗粒级配技术, 研制出一套密度在1.40g/cm 3—1.55g/cm 3范围的粉煤灰复合低密度水泥浆体系, 为油田的勘探开发提供了有效的技术支持。
1 实验材料
G级水泥;改性粉煤灰:主要成分是SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等, 密度 (2.0—2.5) g/cm3, 平均粒径40 μm, 比表面积 (2 500—5 000) m2/g;微硅:主要成分SiO2含量90%以上, 平均粒径0.15 μm, 密度 (2.10—2.60) g/cm3, 比表面积 (15—25) m2/g;微细水泥:粒径在 (1—10) μm之间, 比表面积大于3 000 cm2/g;纳米SiO2;外加剂:降失水剂FLA—1, 缓凝剂RTD—1, 激发剂AYV—1和AYV—2 (大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院提供) 。
2 粉煤灰复合低密度水泥浆外加剂的优选
2.1 粉煤灰复合低密度水泥浆基本配方
应用紧密堆积原理和颗粒级配技术[2], 并考虑各种外掺料在低密度水泥浆体系中的物化性能, 确定粉煤灰复合低密度水泥浆体系中各种固相材料的最优加量配比。不同密度粉煤灰复合水泥浆的最优加量配比见表1。
2.2 降失水剂FLA—1加量的确定
降失水剂FLA—1是一种聚酰胺类的四元共聚物, 具有很好的抗酸、抗碱及热稳定性。FLA—1不仅能够控制水泥浆的滤失量, 而且, 由于其自身具有较高的黏稠度, 能够确保粉煤灰复合低密度水泥浆体系的沉降稳定性。不同加量的FLA—1对水泥浆滤失量的影响见表2。
由表2可见:要保证水泥浆滤失量低于50 mL, 降失水剂的加量不能低于10%。
2.3 缓凝剂RTD—1加量的确定
缓凝剂RTD—1能够有效延长或维持水泥浆处于液态和可泵性的时间。该缓凝剂在不同温度区间都具有缓凝作用, 与降失水剂配伍使用时有很好的相容性, 不影响水泥浆稠度、静切力、强度发展等性能, 还具有抗污染、无毒、无味等优点。不同加量的RTD—1在不同循环温度下稠化时间的变化见表3。
由表3可见:缓凝剂RTD—1对该低密度水泥浆有较好的缓凝效果, 不同循环温度下稠化时间可调, 且随着缓凝剂加量的增加, 稠化时间也延长, 过渡时间较短。
2.4 激发剂加量的确定
从化学方式对粉煤灰的活性进行激发, 促进胶凝材料水化反应程度, 使其能够在较低的温度下生成具有增强作用的水化产物。应用AYV—1和AYV—2共同作为体系的激发剂, 加量分别为0.9%和0.12%, 其对水泥石强度影响如表4所示。
注:加量为占体系固相质量百分含量, 降失水剂加量为10%。
3 粉煤灰复合低密度水泥浆体系性能评价
3.1 粉煤灰复合低密度水泥浆体系基本性能
配制不同密度的水泥浆, 实验条件为90℃×48 h×20.7 MPa, 降失水剂加量为11%, 缓凝剂加量为0.05%, 激发剂加量为1%。新型复合粉煤灰低密度水泥浆体系的基本性能见表5。
由表5可见, 不同密度水泥浆抗压强度均超过18 MPa, 滤矢量都在50 mL以内, 初始稠度低, 稠化时间可调, 综合性能良好。
3.2 耐温性能
粉煤灰复合低密度水泥浆体系中富含SiO2, 组分中的CaO/SiO2摩尔数接近于1, 改善了水泥石的耐温性能, 具有良好的抗高温衰退性。实验养护压力为20.7 MPa, 降失水剂加量为11%, 激发剂加量为1%, 缓凝剂90℃加量为0.05%, 120℃、150℃加量为0.2%。不同温度、不同养护龄期的水泥石抗压强度实验如表6所示。
4 结 论
(1) 应用紧密堆积理论和颗粒级配技术, 使水泥、改性粉煤灰、微硅、微细水泥、纳米材料五种胶凝材料达到最优配比, 确定了一套密度在1.40 g/cm3—1.55 g/cm3范围的粉煤灰复合低密度水泥浆体系。
(2) 粉煤灰复合低密度水泥浆体系具有良好的综合性能, 各项性能能够满足固井施工的要求。
参考文献
[1]刘德平.漂珠低密度水泥固井技术研究.天然气工业, 1997;17 (3) :51—55
泥浆体系 篇8
牛东102井, 地理上位于河北省雄县东部, 区域构造上位于冀中坳陷霸县凹陷牛东断裂下降盘牛东潜山带, 五开 (5987-6043米) 为雾迷山组;地层岩性主要为巨厚层的浅灰、灰色白云岩夹浅灰色硅质白云岩。雾迷山组储层白云岩发育, 泥质含量低, 横向稳定, 是牛东潜山的主要储层。碳酸盐岩储层有晶间孔、溶孔、溶洞、构造缝、溶蚀缝和缝合线等6种储集空间。牛东1井钻探证实, 埋藏深达5600m以上的深潜山也发育良好的储层, 具有孔隙、裂缝双重介质特征。
2 五开泥浆配方实验
2.1 抗高温高压钻井液配方:3%般土浆+0.2%KOH+2%SMP-Ⅱ+2%LHJS-3+3%FD-1+3%KJAN+1.5%Redul-2
2.2 用该泥浆体系实验数据 (如表1)
实验现象:各种材料的水溶性都很好, 钻井液流动性良好, 热滚后流动性能仍然优良, 整个实验过程中均无气泡产生。
实验分析:钻井液在220℃下热滚16小时后, 具有较低的粘度, 静切力也比较高, 具有较好的流动性和悬浮能力;70℃中压失水2.8m L, 在160-180℃, 3.5MPa下, 得到的高温高压失水16.8m L。以上说明该体系具有良好的抗温性和抗老化能力, 能够满足牛东102井五开钻井需要。
3 五开卡钻过程
五开采用涡轮+孕镶金刚石钻头钻进, 4月29日19:00-21:30井口测试涡轮。4月30日13:00下钻到底, 开泵循环调试涡轮, 15:00调试完毕, 16:00测后效后开始试钻, 钻进参数:钻压10—50KN、顶驱转速50r/min、泵冲60冲/分钟、排量16 L/S、泵压23MPa;钻进扭矩11 KN·m, 施工正常。17:30钻至井深5995.00米 (进尺2.00米) , 突然泵压由23 MPa涨至30MPa, 扭矩由11KN·m涨至26 KN·m, 顶驱蹩停。立即降泵冲倒划上提, 倒划至5993米正常后, 卸立柱, 开泵60冲, 继续倒划。19:00倒划至5988米时, 顶驱又蹩停 (中途多次泵压升高至30MPa, 立压和扭矩不稳, 最高扭矩26KN·m) , 泵冲降至10冲/分钟, 立压升至30MPa, 蹩泵、井口失返、振击器不工作、提放转无效、钻具被卡死。
4 处理卡钻过程泥浆的优选
4.1 泥浆处理剂的优配
表2是渤海钻探钻研院提供的实验配方及得到的实验数据:
我们根据钻研院提供的数据, 决定选用第三种配方处理泥浆。我们将五开泥浆作为基浆, 然后把处理剂按上述比例配制成胶液慢慢加人。从而达到将全井泥浆性能达到携带和悬浮大砂子的要求。
4.2 现场泥浆性能
4.3 应用效果
我们通过增大泥浆的粘切力, 使井内大量的砂子被带出井外。下土为被携带出井外的砂样:
虽然砂子带出不少, 但还是没有解决携岩的瓶颈难题, 循环划眼时总有蹩停现象, 表明钻井液携带能力仍然不够。经过多次实验发现, 钻井液里的碳酸根含量为1680.53mg/L, 所以目前的工作重点应该是先处理钻井液中的碳酸根污染问题。
4.4 处理污染泥浆
4.4.1 泥浆污染的分析
碳酸根对钻井液的污染主要影响钻井液的流变性 (主要是切力) 和失水, API失水增大, 降失水剂不起作用。一般随着HCO3-浓度增加Г0呈上升趋势;而随CO32-浓度的增加Г0则先减后增。大多数钻井液中碳酸根的浓度约在1200-2400mg/l之间, 我们往往用检测Mf和Pf来粗略估算碳酸盐的污染情况, 当Mf/Pf大于3时, 认为有HCO3-污染;当Mf/Pf大于5时, 有较严重的CO32-污染。碳酸盐依钻井液中p H值的不同以三种不同形式出现, 这些形式是H2CO3、HCO3-、CO32-, 以何种形式存在与PH值有关。本井在5995米取样做滤液分析, HCO3-12681.17 mg/L, CO32-1680.53mg/L。PH值:9Mf:13.19Pf:1.40。Mf/Pf=9.42>5因此有严重的CO32-污染。再加上本井加入大量地降失水剂后, 高温高压失水仍居高不下, 流动性很差, 综合在一起, 证实是由碳酸根污染所引起的。
4.4.2 处理受污染的泥浆
通过计算, 向钻井液中添加入生石灰15吨, 改变钻井液的流型, 增大钻井液的切力。其性能如下:
处理完钻井液后再划眼时垮塌物大量返出, 垮塌物尺寸到了钻铤与7寸套管的间隙极限, 每次划完循环过程中总会有大量砂块 (如下图) 返出, 说明目前钻井液携砂能力能满足复杂处理的需要。随着大量地大块岩屑的返出, 循环划眼时井下扭矩逐渐的平稳, 经过几次携岩带砂后划眼到底, 垮塌现象逐渐好转, 到2012年9月3日复杂解除, 恢复钻进。
4.5 后期作业
经过反复划眼携砂后, 保证井眼干净, 然后我们才正常钻进。钻井液维护处理配方:0.5%KJAN+3%Redul2+1.5%Soltex+1.5%Driscol。由于地层比较稳定, 因此适当放宽了高温高压失水, 基本保持在20m L左右。在以后的钻进过程中, 及时补充生石灰, 保证其在钻井液中的含量;并及时补充预水化般土浆, 提高钻井液的粘切, 保证有良好地携砂能力。顺利钻完了五开。在后期的钻进过程中未出现过垮塌, 说明破碎带只存在于上部地层。
5 经验及教训
5.1 合理调整钻井液的流变性能, 提高其携岩能力。保证低粘高切、高的动塑比, 适当增加大分子聚合物和流型改进剂。
5.2 五开钻遇的是元古界蓟县系雾迷山组碳酸盐岩地层, 岩性为巨厚层的浅灰、灰色白云岩夹浅灰色硅质白云岩。该岩性较稳定, 不易发生井壁垮塌, 但本井在五开上部井段分布着白云岩破碎带。没有引起足够的重视, 才发生井壁坍塌卡钻的事故。
5.3 在处理事故的时候, 先期没有制定合理的划眼措施, 导致大量的砂子一起返出在环空堆积。经过对井下数据的分析, 我们制定合理的划眼措施, 最终将砂子携带出来, 保证了井眼的清洁干净。
摘要：针对牛东102井五开井段钻遇破碎带, 并引发卡钻事故, 为了确保下步施工安全。通过多组实验对比和在现场实际运用相结合, 研发了一种高粘切、抗高温的钻井液体系。该钻井液体系在破碎带划眼期间使用的结果表明:其携砂能力强, 流动性好。
参考文献
[1]陈家琅.钻井液流动原理[M].石油工业出版社, 1994.
泥浆体系 篇9
关键词：固井,漏失,延长气田,高强低密度水泥浆
前言
目前, 延长气田已完成对陕北地区的大面积勘探, 在山西组、石盒子组及本溪组试气获得了高产天然气流。随着延长气田勘探开发步伐的加快, 一些固井技术难题也逐渐显现。其和尚沟组、刘家沟组、石千峰组岩性均以泥岩为主, 泥岩易水化膨胀的化学性造成地层的不稳定性, 是井壁不稳定的内在因素。井筒内会出现剥落、坍塌。而砂砾岩孔隙相当发育, 具有良好的渗透性, 容易出现渗漏或有进无出的大漏。
1 现状调查
不仅会造成水泥浆低返, 影响固井质量, 而且, 水泥浆在产层大量的渗漏, 严重污染了油气藏, 更重要的是由于井下压力系统的差别, 在施工过程中, 井漏很容易诱发井涌或井喷, 从而发生重大事故。
统计以往已完井的大漏情况, 发现大部分井在以上层位存在较为明显的漏失现象 (见表1) 。
从统计结果反映出, 刘家沟组渗漏和有进无出的大漏, 具有很强的普遍性, 和尚沟组和石千峰组也存在一定的井漏现象, 与区域地层特点基本吻合, 分析认为井漏的主要原因是砂砾岩层孔隙发育, 地层渗透性好, 其次是起下压力激动、泥包、砂桥、坍塌条件下开泵过猛等操作不当的人为因素。
2 固井难点
(1) 地层破裂压力系数低。中古生界以上地层的破裂压力低, 特别是刘家沟组, 地层破裂压力当量密度仅为1.20g/cm3--1.30g/cm3, 延长组为1.30g/cm3--1.40g/cm3, 即使采用双级固井, 也常常发生漏失, 难以实现平衡压力固井。
(2) 气层段长。从上古生界石盒子、山西组、太原组到下古生界奥陶系均含气层, 总含气井段长约600米。由于含气层段段长, 易气侵、窜槽。
(3) 裸眼段长, 岩性复杂。中古生界的延长组易缩径, 直罗组、延安组和上古生界的石千峰、石盒子易垮塌, 全井井径扩大率达到10%-25%, 并且井径不规则, 顶替效率难以保证。
(4) 延长组以上地层的砂层孔隙发育, 地层水活跃, 水泥浆到位后容易水侵, 影响封固质量。
3 技术研究出发点
气层固井的特点和要求, 从改善水泥浆体系防漏失、放气窜和保护气层方面着手, 重点研究水泥浆的防漏失、放气窜和保护气层性能之间的良好协调, 目的是在保护气层的前提下, 提供综合性能协调的水泥浆体系, 达到不漏失的安全防气窜固井, 提高固井质量, 以有利于发现气藏并提高天然气井的正常开采寿命。通过近8个月的室内和现场施工的研究总结, 天然气井固井技术的研究取得了一定的成果, 已开发出满足延长气田天然气固井要求密度为1.45-1.50g/cm3低密度早强水泥浆配方, 及防漏失的密度为1.35g/cm3的低密度早强水泥浆配方和密度为1.85-1.90 g/cm3高密度防气窜水泥浆配方, 并形成了平衡压力防漏失固井工艺技术、提高固井质量的施工工艺技术。
4 优选低密度水泥浆体系
备注:三峡G级水泥, PZ为减轻剂空心微珠, FMH为粉煤灰, M83S为降失水剂, USZ为分散剂, M51S为早强剂, QJ625为膨胀剂, WG为微硅
4.1 一级低密度水泥浆体系设计 (密度1.35 g/cm3)
配方:300g G级水泥+105g PZ+105g FMH+4.2g M83S+7.2g USZ+24g WG+320g水+0.2%消泡剂 (见表2)
4.2 一级低密度水泥浆体系设计 (密度1.50g/cm3)
配方:300g G级水泥+FMH100%+M-83S1.0%+U S Z0.3%+M51S3%+M61L1.2% (见表3)
4.3 二级低密度水泥浆 (密度1.35 g/cm3)
配方:300g G级水泥+105g PZ+90g FMH+3g M83S+4.5g USZ+9g M59S+275g水+0.2%消泡剂 (见表4)
4.4 一级高密度水泥浆体系 (1.90 g/cm3)
配方:800 g G级水泥+8.4g M83S+7.2g USZ+2.8g QJ625+352g水+0.2%消泡剂 (见表5)
5 固井施工工艺
针对气侵、气窜严重的问题我们提出了新方法和新技术, 其内容主要有:
(1) 为提高钻井液顶替效率, 对于井径扩大率大15%的井, 精确计算顶替排量, 提高顶替效率。
(2) 采取双级固井工艺技术, 优选各级水泥浆体系。
(3) 对于地层承压能力过低, 钻井过程中严重漏失的特殊天然气井固井, 我们采用正注返挤固井技术, 实现全井封固。
6 小结
(1) 优选水泥浆体系流变性能良好, 初稠低易混配;
(2) 水泥浆具有良好的触变性能, 并且沉降稳定性好, 无自由水析出, 满足低压易漏井的固井要求。
(3) 高强低密度水泥浆有效地解决了因井漏而引发的井口窜气的问题。
(4) 高强低密度水泥浆大大降低固井井漏率, 减少了油层污染, 同时减少了因挤井口产生巨大经济损失。
(5) 高强低密度水泥浆具有很强的预堵漏能力与较强的防气水窜能力, 由于其具有较高的强度, 封固质量得到保证。其较高的表观粘度与密实稳定浆体提高了驱替效果。
参考文献
[1]刘崇建, 黄柏宗, 徐同台等.油气井注水泥理论与应用[M].北京:石油工业出版社, 2001
[2]李克向, 解浚昌, 李丕训等。钻井手册 (甲方) [M].北京:石油工业出版社, 1990
泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术研究 篇10
【关键词】泥浆护壁；钻孔灌注桩；施工技术
0.引言
泥浆护壁钻孔灌注桩施工属于高层建筑基础工程施工中的关键技术内容，其在全面建筑工程工程质量、结构安全中扮演着十分重要的角色。泥浆护壁钻孔灌注桩有着各式各样的优势特征，包括可适用于多种土层、含钢量低及单桩承载力高等，同时还有着一系列优点，包括施工便捷、施工迅速及不受地下水位制约等，现阶段俨然得到高层建筑、公路、桥梁等领域的广泛推广应用[1]。由此可见，对泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术展开研究有着十分要的现实义。
1.泥浆护壁的物理力学性状
以某一钻孔灌注桩工程为例，在试桩检测过程中，发现桩承载水平远远不及规划数值，自这一情况出发展开调查研究得知是桩、土相互泥浆护壁调节不佳造成桩侧摩阻力难以全面体现，鉴于此，对场地样品予以采集并展开室内试验，对泥浆护壁工程性状展开分析，开展的试验主要包括三个方面：泥浆颗粒方面试验研究；泥漿天然密度、含水量及液塑限等指标检测；压缩、三轴抗剪强度检测。试验结果得出泥浆护壁包括下述几方面性状：I.制备泥浆的粘性土通常超过10，护壁泥浆塑性指数通常不足10。II.泥浆属于软塑情况，其含水量相对于液限更小。III.原始泥浆为不均匀土，护壁泥浆为均匀土，原始泥浆不均与系数超过5，有着良好的级配，而护壁泥浆不均匀系数不足5，级配不佳。IV.护壁泥浆有着较高的压缩性，而护壁泥浆缩模量与桩间粘土相比更低。可见，相较于原始泥浆、桩间土性状，护壁泥浆存在着显著的不同。护壁泥浆之所以存在一系列特有性状，是因为其在生成期间引发了各式各样的物理力学转变，且具体表现为：I.施工作业期间，泥浆为桩间土所吸附，泥浆微细粒受地下渗失水分影响，在孔壁处进行凝聚。II.在钻孔期间，由于旋转形成的离心力、水力梯度形成的动水压力等相互协同作用，造成泥浆向土层凝聚、附壁作用得以强化。III.在混凝土灌筑作用下，泥浆粘聚性、粘稠度不断提升，进一步强化泥浆在土层上的粘着水平。
2.泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术
2.1施工准备
I.场地平整，桩基进场之前第一步应当对施工场地开展清理、平整处理，为设备进场及开展相关放线、测量工作提供便利，这方面工作通常在进场前大多通过业主方开展。
II.桩位放线，结合桩位图对桩中心部位予以现场定位，开展好标记，以获取满意桩位，这属于一项牵扯很多方面的基础工作，倘若桩位存在偏差将对全面桩基施工构成负面影响。获取满意桩中心位置后，应结合现场实情，若面层伴有碎石层、塘渣等松散面层情况，需要选取钢护筒进行埋设，并采用黏土将坑壁与护筒相互进行填实处理，从而保证上部孔口的稳定性，避免上部孔口出现坍塌现象[2]。特别是在一些地质状况属于非常规性的施工现场，应当结合碎石层、塘渣等相关松散面层真实厚度对钢护筒长度进行加长，钢护筒填设如图1所示。
图1 钢护筒填设示意图
III.桩机就位，钻孔桩机就位之后，一定要确保钻机安放平台要足够平稳，就桩中心部位展开复核，确认桩中心满意后，对钻机转盘进行调节，以使其中心与桩中心相吻合，并复核其水平度、垂直度。
2.2钻孔
I.准备工作，钻机就位之后，在开钻前应当对钻头尺寸予以复核，从而确保钻孔完毕桩身有效直径可达到设计标准。在泥浆护壁钻孔灌注桩施工期间，泥浆能够起到护壁、对钻头进行冷却及排渣等功效。就护壁功效而言，其是基于泥浆液体压力机制所发挥的，压力作用于孔壁位置，以实现孔内外水、土压力平衡，同时在孔壁表层产生一层泥皮，如图2所示。泥皮作为一种泥浆胶结物，有着十分高的粘结力，能够有效作用于维持孔壁稳定，避免桩孔引发坍塌。
图2 泥皮示意图
II.钻孔，钻孔期间，应当结合土层实际情况，对钻孔速度及进尺速度展开针对的调节控制。就好比，如果出现土层土质由软变硬情况，应当适度少加压放缓钻进；如果出现土层土质由硬变软情况，应当适度提升钻进速度；如果面对易缩径土层，则应当一定程度增多扫孔次数，从而避免桩孔出现缩径情况；如果面对硬塑土层，则应当选取大压力快转速进行钻进，从而改善钻进效率；通常情况下，将钻进速率调节至60～100r/min范围；针对砂层应当采取中等程度压力，一定程度提升泥浆粘稠度，以慢速转进。
III.清孔，桩孔钻进入规划位置后，可令钻机开展空钻而不进尺工作，同时可通过对钻头进行上下活动以使孔底泥块破碎，经泥浆泵继续选取部分低密度泥浆注入孔中，以对孔内泥浆进行置换，保证孔底泥块上返，除去泥渣，使得孔中泥浆含量逐步减少，直至泥浆相对密度减少至约1.25kg/m3时，采取测绳对孔深进行测量，达到标准后即可提钻[3]。
2.3下钢筋、导管
I.下钢筋笼，钻机能够提钻即说明了钻孔已经结束了，应当及时结合要求将钢筋笼布置妥当，主要调节步骤具体如下：①逐节对现场进行焊接的钢筋笼展开检测，主要检测的内容包括：主筋、加劲箍筋、螺旋相互距离，及加密区域顶笼预留锚固距离、主筋搭接焊接质量等一定要达到设计标准；②结合设计标准对钢筋笼部署混凝土保护层垫块，通常朝钢筋笼方向每距离2～3m部署一组，3个/组，以作用于防止钢筋笼体与孔壁发生碰撞，确保混凝土保护层匀称，为钢筋笼在桩体合理位置提供保障。均达到标准后，将钢筋笼吊装双点起吊入孔，使钢筋笼以垂直状态缓缓下放，防止其与孔壁发生碰撞，一旦出现阻碍，应当及时查找原因，切忌强行蛮力下放。通过筋钢筋笼订标高展开调节，结合桩顶高标准对吊筋长度展开极端，将其于钻机平台处进行临时固定，等到混凝土浇筑结束后再将其剪断。
II.下导管，水下凝土灌注通常要经过导管进行输送，由此可见确保导管完备是十分有必要的，在导管使用之前应当对其展开试拼装、灌水试压等工作，在保证导管完好的同时务必杜绝渗漏水情况。通常情况下，导管壁厚度应超过3mm，直径则控制在200～250mm范围[4]。
III.二次清孔，在开展安置钢筋笼、导管过程中，往往会引发土体跌落，加大孔底沉渣厚度情况。为了应对该部分情况，应当采取二次清孔。二次清孔要借助泥浆泵循环替浆，对高浓度泥浆进行逐步替换。直至泥浆密度降至1.20kg/m3，便可以停止清孔。
2.4混凝土灌注
I.浇筑，某种意义而言钻孔桩混凝土灌注属于水下作业，因此对其和易性、配合比及塌落度等提出了极高的要求。在灌注混凝土之前，应当对隔水栓放置情况进行检测，确保隔水栓具备完备的隔水性，并确保可以顺畅排出导管，能够选取与桩身混凝土类似强度细石混凝土制成。将導管底部与孔底相互间距控制在300～500mm范围[5]。结合孔直径对第一次灌注混凝土用量进行计算，确保首次灌注进导管混凝土深度超过800mm。混凝土灌注务必要连续开展，有效保证初灌混凝土要在初凝前结束。混凝土灌注达到规划标准高度后应当展开超灌，且通常将高度控制在800～1000mm范围，确保成桩完毕后对上部泛浆进行凿除，并确保桩顶混凝土水平要符合规划标准[6]。
II.拔拆导管，混凝土灌注期间，导管安放深入通常要超过2m，并调节在2～6m范围，切忌深度过深，不然在压力作用下会对混凝土灌注构成不良影响。对导管开展拆卸工作前，应当采取重锤对混凝土面位置进行测量，确定准确卸管长度，避免导管超拔与混凝土面脱离开，进一步引发断桩安全隐患。
3.相关施工质量问题与应对
3.1缩径
缩径通常指的是桩身部直径相较于规划标准要更小。引发这一情况的原因是，在淤泥类黏性土中，液性指数过高，土体表现为流塑、半流塑特征，钻孔期间会出现膨胀状况，导致孔壁外凸，从而致使桩身局部缩径[7]。
应对策略：成孔期间，提升成孔速率，加快通过速度，加大泥浆黏稠度、密度，使得孔壁快速产生泥皮，作用于对土层进行封闭，防止土壁引发膨胀；此外，还应当借助上下反复扫孔手段，在混凝土浇筑期间不停歇快速开展，从而缩减空孔时间。
3.2钢筋笼上浮
混凝土施工作业期间，钢筋笼上浮属于一类较为常见的施工问题，钢筋笼上浮会使得其实际入桩深度与规划标准不相符，导致桩身水平抗剪水平减弱。一旦出现钢筋笼上浮问题，要对其进行修复便存在十分大的难度，鉴于此，应当制定相关策略，尽量防止引发钢筋笼上浮现象。引发钢筋笼上浮的原因存在多方面：I.在混凝土浇筑期间，混凝土面超出钢筋笼底部相应深度，再加上导管埋深过度，钢筋笼上层混凝土要经历很长的浇筑时间，钢筋笼与混凝土相互形成相应的裹握力，倘若该期间导管埋深依旧未得到合理调节，混凝土经导管流出便会形成相应程度的作用力，最终使得钢筋笼上浮。II.导管提升过程中，钢筋笼底部与导管端部上方2m处连接，且经提升作用使得导管中混凝土不断下沉，对钢筋笼底部进行作用，在混凝土反作用机制下，钢筋笼出现上浮情况。
应对策略：混凝土浇筑期间，要对导管埋深展开科学合理调节，防止导管埋深过长；要对混凝土浇筑面标高予以明确掌握，尽量与钢筋笼底部相避开，钢筋笼底端进入混凝土大于3m，要第一时间使导管置于钢筋笼底部之上；一经出现钢筋笼上浮发生情况，要第一时间终止混凝土浇筑作业，采取重锤对混凝土标高予以测量，获取导管埋深长度，对导管进行拆卸后再开展浇筑工作[8]。
3.3断桩
桩身内存在泥沙填充情况，混凝土浇筑缺乏连续性，使得桩身混凝土出现间断情况，对桩身整体性构成不利影响，缩减了桩身承载水平[9]。引发断桩的原因同样存在多方面：I.混凝土灌注期间，受提拨导管过程中埋深不够长使导管脱离混凝土或者导管漏水等情况影响，使得断桩现象引发。II.受混凝土浇筑持续时间超限影响，混凝土上部早已过了初凝阶段，再加上导管埋深过长，导致导管卡死于混凝土之中。
应对策略：在对水下混凝土进行灌注之前，要对导管展开全面检测，一经发现存在问题应立即更换导管。确保导管完备、可靠性，安排专门人员实时对导管埋深、导管内外混凝土面等相关情况进行观测，严格根据规章流程开展作业，确保导管不脱离混凝土中。保证混凝土浇筑连贯性，尽量提升浇筑速率，防止出现长时间间断浇筑，并要确保灌注时长要低于混凝土上部初凝时间，否则则应当加入适量的缓凝剂[10]。
4.结束语
总而言之，泥浆护壁钻孔灌注桩施工属于高层建筑基础工程施工中的关键技术内容，其在全面建筑工程工程质量、结构安全中扮演着十分重要的角色。钻孔灌注桩成桩质量高低壁泥浆技术平很大程度影响，鉴于此，为了获取良好的钻孔灌注桩成桩质量，相关人员务必要不断专研研究、总结经验，全面分析泥浆护壁的物理力学性状，清楚认识泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术，结合工程施工实情制备学合理的护壁泥浆，基于此，提升施工质量控制调节力度，尽可能获取良好的成桩质量。
【参考文献】
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泥浆体系 篇11
1高密、高早强水泥浆体系研究设计
根据颗粒级配和紧密堆积理论优选加重材料及水泥添加剂, 使单位体积水泥浆内的固相颗粒比例加大, 降低水灰比, 同时保证水泥浆良好的流动性能, 并提高水泥石的抗压强度, 降低其孔隙度和渗透率, 实现水泥浆体系的密度增加和性能优化, 从而保证水泥浆满足流变性、析水量、稠化时间等性能要求, 并提高其力学性能, 从而提高固井质量。
1.1加重材料的优选
依据颗粒级配和紧密堆积理论, 结合开发区域地层现状, 加重材料优选主要考虑以下两方面主要因素:一是加重剂粒度分布与水泥的匹配程度。颗粒粗的加重剂易使水泥浆产生离析现象, 对于高密度水泥浆应选择细颗粒的加重剂, 但细颗粒会呈不规则形状, 比表面积过大, 容易造成颗粒聚集, 且颗粒间的摩擦力大, 在加重剂加量增大的情况下, 易稠化水泥浆, 使浆体流动性变差, 造成与其他水泥添加剂的不均匀吸附, 导致水泥浆性能下降;二是加重剂的化学性能。在水化过程中加重剂需呈现化学惰性, 不影响水泥水化进程, 并与其它添加剂有良好的相容性。常用的水泥加重剂及其性能对比见表1。
从实验结果中可以看出, Micromax和铬锰铁矿粉与隔离液基液充分搅拌后, 最高密度能达到2.80 g/cm3, 密度达到设计要求。经实验效果对比, Micromax和铬锰铁矿粉均无沉降, 且流动性良好, 但Micromax呈现出减阻效果, 两者的性能优于前三种加重材料。
通过实验优选, 选择铬锰铁矿粉加重剂作为加重材料。铬锰铁矿粉在实验中与基液充分融合, 未出现沉降现象, 浆体具备良好的稳定性和流变性, 调配出水泥浆密度高 (ρ水泥浆=2.80 g/cm3) , 同比Micromax等加重剂其成本费用较为经济。
1.2油井水泥添加剂优选
(1) 早强剂。在水泥浆体系中, 早强剂的主要作用在于加速水化速度, 并促进水泥浆体系的早期强度发展。针对三种性能优良的早强剂, 开展了早强性能的对比实验测试, 确定配方公式为基础配方G+70%加重材料+30%耐高温材料+5%稳定剂+1.6%早强剂 (1、2、3号) 。实验结果如表2。
在同一基础配方中加入同等比例的早强剂, 其中1号早强剂4 h、6 h均无早期强度;2号早强剂4 h已发挥早期强度, 但强度值较低;3号早强剂早期强度发挥最快, 且增长速度快。经实验测试早强性能对比, 优选早强剂为3号。
(2) 降失水剂。对于高密度水泥浆, 优良的降失水剂可保证水泥浆性能稳定, 有效降低水泥浆的失水量, 对比选择出降失水剂显现的十分关键。采用G+70%加重材料+1.1%减阻剂+2%降失水剂 (1号、2号、3号) 的配方后, 将三种降失水剂标号后开展性能实验测试。详见表3。实验结果表明, 在水泥浆同等密度的条件下, 添加2号降失水剂后水泥浆API失水量和游离液量最小, 且流动度 (<23 cm) 和失水量 (30 min<100 m L) 满足设计要求, 因选用2号降失水剂。
(3) 减阻剂。选用现有液态和固态两种减阻剂进行性能评价。基础配方为G+70%加重材料+30%耐高温材料+5%稳定剂+1.1%减阻剂, 实验结果见表4。实验结果表明, 选用固态减阻剂后, 水泥浆流动度满足设计要求 (<23 cm) , 同时游离液含量也为零, 性能优于液态减阻剂, 所以选用固态减阻剂。
2高密、高早强水泥浆体系性能评价
2.1基本性能
通过优选加重材料、耐高温材料及不同油井水泥添加剂, 经大量室内试验得到合适配比, 最终优化调试出高密、高早强水泥浆体系配方, 确定配方为G+耐高温材料+加重材料+稳定剂+降失水剂+早强剂+减阻剂+悬浮剂+增塑剂。API失水量为35 m, 24小时抗压强度为16.7 MPa, 水泥浆的基本参数见表5。
通过监测水泥浆体系稠化的变化特征 (图1) , 发现实验曲线在75 min开始产生变化, 并在82 min时实验结束, 且初稠效果良好, 达到直角稠化的目标。
2.2性能评价
(1) 稳定性能。通过开展实验测试, 运用分密度分层段的检测, 进一步观察评价水泥浆体系沉降稳定性。实验将高密、高早强水泥浆配方按2.35 g/cm3配浆, 分别倒入长0.5 m的试模养护24 h, 取出分5段, 测得不同部位水泥石密度, 水泥浆的沉降稳定性实验见表6。实验结果表明, 水泥浆上下两层段密度差最大为0.004 g/cm3, 水泥浆体系具有良好的稳定性。
(2) 流变性能。经流变性实验, 可得知在常温条件下, 在环空内流态呈幂律模式, 并且水泥浆无呈现出增稠现象, 水泥浆具有良好的流变性能 (表7) 。
(3) 抗高温性能。将配置好的水泥浆在高温下养护72 h, 考察水泥石分别在280、320、350℃的强度稳定性, 结果见表8。由实验结果可以看出, 高密、高早强水泥浆中加入耐高温材料后, 在350℃高温下养护72 h, 水泥石无裂纹、外表无疏松物质、水泥水化物坚硬、强度高, 随着温度增高强度无明显衰退现象, 并且满足六东区稠油开采高温蒸汽吞吐 (Tmax=320℃) 的开发指标。
(4) 水泥石力学性能。将配置好的水泥浆在35℃、20.7 MPa下养护48 h后, 测试其力学性能, 实验结果见表9。实验结果表明, 高密、高早强水泥浆的各项力学性能均满足了设计要求, 其中抗压强度 (24 h>14 MPa) , 为现场施工及后期的声幅质量提供了有力的保障。
3现场应用效果
新疆油田六东区17口调整井固井试验应用了高密、高早强水泥浆体系。17口井固井施工过程中水泥浆地面混配均匀, 注、替水泥浆作业连续, 固井施工成功率100%。固井候凝24 h后检测声幅, CBL测井解释合格率100%, 优质率94% (表10) 。以T65664为例, 在该井施工过程中, 注入清洗液2 m3, 随后注入隔离液5 m3;注水泥浆16.5 m3, 密度2.35 g/cm3, 清水顶替20 m3, 碰压为25 MPa, 泄压无回流, 水泥浆返出地面, 候凝24 h后, 最终测得声幅曲线解释固井质量为优质。全井段井的声幅图如图2所示。
4结论
(1) 高密度水泥浆的核心是浆体稳定性及流变性能, 优选性能优良的加重材料及添加剂是配制高密度水泥浆的关键。
(2) 高密、高早强水泥浆体系综合性能优良, 能够满足现场需求。在35℃、常压下4 h抗压强度达到3.5MPa, 弥补了以往低温高密度水泥浆不易凝固、早期强度低的缺陷。
(3) 高密、高早强水泥浆体系在新疆油田六东区应用效果良好, 实施17口生产井, 并且固井的优质率达到94%, 攻关了该区块固井技术的难题, 为新疆油田老区低温高密度稠油热采井固井做好技术储备。
参考文献
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