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1、水平定向鉆進(jìn)砂層泥漿技術(shù) 摘要：砂層為機(jī)械分散地層，顆粒間缺乏膠結(jié)，水平定向鉆進(jìn)時(shí)孔壁很容易坍塌。文章分析了砂層特點(diǎn)，闡述了泥漿功用和性能，總結(jié)了水平定向鉆進(jìn)砂層的泥漿體系設(shè)計(jì)方法和施工中的注意事項(xiàng)。Abstract：Forthelackofbondingbetweenparticlesofsandlayer，theholewallsuffersinstabilityduringtheprocessofhorizontaldirectionaldrillingconstruction.Thispaperanalyzesthecharacteri
2、sticsofthesandlayer，explainthefunctionandperformanceofmud，summarizesthedesigningofmudusedinthesandlayerandthekeypointofhorizontaldirectionaldrillingconstruction.關(guān)鍵詞：水平定向鉆進(jìn)；砂層；泥漿設(shè)計(jì)Keywords：horizontaldirectionaldrilling；sandlayer；designingofmud中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（20
3、13）21-0123-020引言8水平定向鉆進(jìn)（英文簡(jiǎn)寫(xiě)HDD）是采用安裝于地表的鉆孔設(shè)備，以相對(duì)于地面的較小的入射角鉆入地層形成先導(dǎo)孔，然后將先導(dǎo)孔擴(kuò)徑至所需大小并鋪設(shè)管道（線）的一項(xiàng)技術(shù)，在施工中具有跟蹤和導(dǎo)向功能。該技術(shù)解決了使用開(kāi)挖法不能在城區(qū)內(nèi)或在大型天然障礙下鋪設(shè)地下管線的問(wèn)題。鉆具在地層中進(jìn)行穿越成孔，孔在空間上處于近乎水平狀態(tài)，當(dāng)孔周為砂層等松散地層時(shí)，極易發(fā)生孔內(nèi)事故或質(zhì)量問(wèn)題。1砂層對(duì)穿越施工的不利影響由于砂層顆粒之間的粘結(jié)力弱或沒(méi)有粘結(jié)力，地層在鉆進(jìn)成孔后，原受力狀態(tài)被打破，在砂層進(jìn)行定性穿越施工最容易出現(xiàn)塌孔事故。鉆進(jìn)過(guò)程
4、中若出現(xiàn)塌孔，直接的后果是鉆具被埋，造成埋鉆、卡鉆施工；若塌孔發(fā)生在回拖過(guò)程，則可能導(dǎo)致拉管阻力過(guò)大甚至失敗。在砂層中，造成塌孔的原因主要有以下幾個(gè)：①地層膠結(jié)少，一旦裸露，失去原有平衡，產(chǎn)生坍塌；②泥漿沖刷，在鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿從噴嘴高速射出，對(duì)砂層強(qiáng)烈沖擊造成坍塌；③回拉擴(kuò)孔（回拖鋪管）過(guò)快，開(kāi)泵過(guò)猛，孔內(nèi)產(chǎn)生大的壓力激動(dòng)；④鉆具的不斷碰撞、擠壓孔壁；⑤泥漿壓力過(guò)大，將地層壓裂造成塌孔。2泥漿體系選擇82.1泥漿的基本功用泥漿工藝技術(shù)是HDD工程的重要組成部分。隨著HDD施工難度的逐漸增大，該項(xiàng)技術(shù)在確保安全、優(yōu)質(zhì)、快速施工中起著越來(lái)越重要的作
5、用。泥漿最基本的功用有以下幾點(diǎn)：①攜帶和懸浮鉆屑。泥漿首要和最基本的功用，就是通過(guò)其自身的循環(huán)，將孔內(nèi)的鉆屑攜至地面，以保持鉆孔清潔，使給進(jìn)回拖暢通無(wú)阻，并保證鉆頭在孔內(nèi)始終接觸和破碎新地層，不造成重復(fù)切削，保持安全快速鉆進(jìn)。在上卸鉆桿或因故停泵時(shí)，泥漿可保持其中的鉆屑穩(wěn)定懸浮，防止鉆屑在孔內(nèi)大量沉積。②穩(wěn)定孔壁和平衡地層壓力?？妆诜€(wěn)定、鉆孔規(guī)則是實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、快速施工的基本條件。性能良好的泥漿可對(duì)松散性地層起到一定的膠結(jié)作用，并阻止泥漿往地層持續(xù)滲漏，減弱泥頁(yè)巖水化膨脹和分散的程度，增加孔壁的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，泥漿的液柱壓力能夠平衡部分地層壓
6、力，降低孔壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。③冷卻和潤(rùn)滑鉆頭、鉆具。8在鉆進(jìn)中鉆頭旋轉(zhuǎn)并破碎巖層，產(chǎn)生很多熱量。同時(shí)鉆具也不斷地與井壁摩擦而產(chǎn)生熱量。正是通過(guò)泥漿不斷地循環(huán)，將這些熱量及時(shí)吸收，然后帶到地面釋放到大氣中，從而起到了冷卻鉆頭、鉆具，延長(zhǎng)其使用壽命的作用。由于泥漿的存在，鉆頭和鉆具均在液體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此在很大程度上降低了摩擦阻力，起到了很好的潤(rùn)滑作用。④傳遞水動(dòng)力。泥漿在鉆頭噴嘴處以極高的流速?zèng)_擊孔內(nèi)，從而提高了鉆進(jìn)速度和破巖效率。另外，循環(huán)過(guò)程中的泥漿可為孔內(nèi)動(dòng)力鉆具如螺桿、液動(dòng)沖擊器提供驅(qū)動(dòng)力，以應(yīng)對(duì)復(fù)合鉆進(jìn)或孔內(nèi)馬達(dá)鉆進(jìn)的需要。2.2泥漿主要性能指標(biāo)
7、對(duì)于HDD泥漿而言，需要關(guān)注的泥漿指標(biāo)主要有：比重、漏斗粘度、塑性粘度、動(dòng)切力、靜切力、API濾失量、PH值、含砂量及固相含量等。2.3泥漿性能指標(biāo)選擇①密度：泥漿要有一定的密度，密度第一是給地層一個(gè)回壓力，保持地層穩(wěn)定，不坍塌。如果孔在地表下20m左右，其地層水也有2kg/cm2的壓力，這時(shí)泥漿的密度為1.02g/cm3，在同深度可產(chǎn)生2.04kg/cm2的壓力，也就是說(shuō)對(duì)地層加了0.04kg/cm2的壓力，某種意義上減少了地層坍塌的機(jī)會(huì)。當(dāng)然密度不能太大，否則要壓裂地層引起孔漏。所以在20m-30m深度穿越時(shí)泥漿密度為1.02g/cm2-1.
8、04g/cm2較為合適，此時(shí)用6%～8%的膨潤(rùn)土配制泥漿，即可達(dá)到以上密度，因此必須保持一定量的膨潤(rùn)土。8②粘度：泥漿要有合適的粘度，粘
