复杂地层中泥浆技术的应用

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泥浆的配置方法

法方的配置泥浆旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术，特别是在旋挖钻孔期间，在复杂地层地段施工中，为了确保施工质量，要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。

在好的地层段施工（如在黄粘土层地段）进行旋挖钻孔施工可采用清水成孔作业或干成孔作业即成本低而且施工效率高。

在特殊地层段施工如砂层（粗砂层和细砂层）、粉砂层、砂岩层、粉质土层、流砂层等等时，工地开工之前都要进行大量膨润土采购进行先期泥浆调制。

在使用过程中，还要继续不断地进行泥浆制作，若是遇到含沙量大，砂砾石及流砂的地层施工，这就要求现场管理工人员必须具有良好尽业素质及丰富的施工经验。

本文只针对旋挖钻机钻孔泥浆和不同而选用不同地层情况进行论述。

一、旋挖钻孔灌注桩护壁泥浆分类通常情况下，在施工现场大多是通过人工利用搅拌机械进行膨润土泥浆制造，造浆时灰尘弥漫，不但污染环境且对人身也有一定伤害，所消耗膨润土最少也得用几十吨甚至上百吨，既是用量这么大但护壁效果还是不理想，孔内沉渣量大，普通地层孔内沉渣量也在米是很常见。

2~3膨润土分为钠基土、钙基土和锂基土三种。

前两者质量较好，大量用于旋挖钻孔泥浆配制和炼钢铸造中。

虽然膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。

但对地层适应性较差。

实例：2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工，该地段为粘土层和泥岩层地质，该施工单位当时选用钠基土按1000kg 水：20kg土:8kg碱的配比量进行进场造浆，添加碳酸钠（Na2CO3）进行孔内护壁，受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时，甚至7~10小时才能进行砼灌注，在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范围内方可灌注。

由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，万元。

完工后直接造成经济损失25目前市面上的造浆材料很多，但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍，其理论﹪，较差~5﹪3的水，对粘质土地层用量可降低100L㎏的膨润土可掺8﹪，即8用量：为的膨润土用量为水的12﹪左右。

泥浆在煤系地层钻进中的应用

率； ③形成泥皮，保护孔壁，确保孔内安全； ④借助孔内泥浆柱的压力，防止孔内坍塌、掉块、涌漏水等。泥浆的性能包括相对密度、粘度和切力、水失
量、胶体率、Ｈ值等，ｐ均可在较大范围内调节，以适应不同地层的要求。
３鉴别泥浆质量与净化泥浆过程
一
般泥浆粘度只测量相对粘度，现场测量泥浆
粘度使用漏斗式粘度计最为简便，清水为计测粘度
标准（的标准为３．３Ｌｓ。测量方法为水３３ｍ／）５００ｍＬ的水，０ｍ５０Ｌ泥浆，在相同的两个漏斗内，装同一时间开始漏放，与泥浆流出的时间差就是泥水浆的粘度。泥浆的流速越慢粘度越高，一般标准为２ｍＬｓ５／。在相对稳定的地层中钻进时，粘度２ｓ用０
煤段为１—１０煤底板层段，岩性主要以泥岩、粉砂岩、细粒砂岩等为主，含少量中粒砂岩及石英砂岩。区内砂岩裂隙发育极为不均，中部部岩石破碎，下部较完整，３— 有４层破碎带分布，地质条件复杂。在施工钻进中穿越成岩较差的第三系地层及
关键词：泥浆；系地层；煤钻进
中图分类号：６４Ｐｉ２
从泥浆在钻探施工中的作用出发，细介同化学成分处理剂，通改变粘土颗粒的表面性质和表面状态，以获得所需要的泥浆质量及性能。

复杂地层条件下泥浆在钻进过程中的应用

２０１３年第２期
西部探矿工程
６９
复杂地层条件下泥浆在钻进过程中的应用
王秋成，徐景珠
（内蒙古第十地质矿产勘查开发院，内蒙古赤峰０２４０Ｏ５）摘要：为了确保国内经济的快速持续发展，不可避免对矿产资源的需求量相应增加，同时对矿产的开采也越来越困难。为解决在复杂地质条件下钻探困难的问题，泥浆作为一种冲洗液早已广泛地在
少。
作的钻进进度。为保证社会和经济的可持续快速发展，矿产资源的长期利用，必须加强对矿产资源的勘查与开
发，向更深层次、难度系数更大的方向努力。钻孔越多，钻穿的地层越多，其孔内情况会越来越复杂，施工周期
（３）泥浆护壁循环回转钻进。泥浆护壁钻进方法相对前２种方式有了很大的改进。此种方式对大小钻机
＊收稿日期：２０１２－１０ — １３
环节。② 回转阻力大，动力和材料（钻头钻管等）消耗大，这也造成孔内事故时有发生。随着钻孑Ｌ深度的不断加深，钻杆长度的不断加长，摩擦阻力的增大，不仅钻杆磨损程度加快，而且钻机的负荷也成比例增大，转速提高困难。其最可能的后果是造成钻杆的断裂，直接阻碍着钻进进度。所以如何减少钻杆在钻进过程中的回转
钻探过程中被采用。现随着地质条件的越来越复杂，一些新型的冲洗液也相应问世，其相对于原始泥浆更能发挥润滑钻杆、冷却钻头、形成孔壁泥皮等作用。

地表注浆在隧道复杂地层加固中的应用

２２双液浆配比试验．
２２１浆液凝胶时间．．
水玻璃能显著加快水泥浆的凝胶作用，短时间内使浆液变稠，流动性变差。浆液凝胶时间随水玻璃浓度、水泥浆浓度、水玻
［］３唐政洪，蔡强国，李忠武，内蒙古砒砂岩地区风蚀、等，水蚀及［］４金争平，史培军，侯福昌，黄河皇甫川流域土壤侵蚀系统模等．
２３注浆孔位的布设．
地表注浆加固的区段为Ｉ（＋６０１，向范围为开挖轮２７５～７０竖外围周边孔采用双液浆，内部采用水泥单液浆。当内部的地下水廓拱顶以上８ｍ至拱底以下２ｍ横向范围为开挖轮廓以外３８ｏ；．ｍ丰富，地下水活动较强，吸浆量大，注浆压力不上升的情况下宜采用双液浆。
６０７０５－１段所处地貌类型为山区丘陵地貌之山涧沟谷部位，表２．２抗压强度地２．被山体滑坡及冲、洪积形成的碎石土及素填土所覆盖，地下水均对于水泥水玻璃浆液，决定其浆液结石体抗压强度的主要因以孔隙潜水、基岩裂隙水为主，补给来源于地表。该段受构造运素是水泥浆的浓度。其他条件一定时，水泥浆越浓，其抗压强度动影响，岩石构造节理裂隙发育，而且埋深较浅，开挖时易发生坍越高；当水泥浆浓度较大时，随水玻璃浓度的增大，抗压强度增，随水玻璃浓度的增加，抗压强度降低；但
当水泥浆浓度处于中间状态时，水玻璃浓度对其抗压强度影响不
１注浆目的
通过地表注浆对隧道不良地质带的加固，以提高结石体强大。２３度，降低围岩渗透系数，改善隧道成拱的作用，进而达到保护水资２．．浆液配比

钻探工程中的复杂地层钻进技术分析

钻探工程中的复杂地层钻进技术分析新疆维吾尔自治区阿克苏地区阿克苏市 843100摘要：为了满足水文、矿产等诸多方面的需求，地质钻探已然成为一门炙手可热的重要行业。

但在实际钻探生产过程中，总会因为复杂地层而引发各种孔内事故。

不仅影响钻探工程进度，还影响了矿芯采取率。

因此，本文主要从复杂地层的成因入手，深入分析钻进技术的应用策略，并对措施成果进行小结，以供参考。

关键词：钻探工程；复杂地层；钻进技术引言在复杂地层中进行钻进工作始终是小口径岩心钻探的技术难题。

复杂地层从护壁角度来讲，指的是对钻进工作具有阻碍作用的所有特殊岩性的地层。

复杂地层包括胶结不良地层、遇水膨胀性地层、软硬互层、松散地层、溶蚀性地层以及由于地质运动导致的裂隙、破碎、断裂性地层。

在这些复杂地层中进行钻进容易导致漏失、涌水、掉块、坍塌等情况，若如处理失当，还会导致钻进困难甚至施工事故。

1、应用钻进技术过程遇到的问题及其原因分析（1）风化作用下形成的复杂地层：松散的孔隙地层（如流砂层、砂砾石层等）或者风化裂隙发育地层，钻探过程中遇到这种类型的地层，很容易出现孔壁垮塌、超孔超径、涌砂等状况。

（2）地质运动导致的复杂地层：岩层在形成过程中在不同地质运动（若挤压、沉积、溶蚀等）的作用下，形成像碎石带、松散层等复杂情况。

钻进工程中若遇到构造裂隙或成岩裂隙等因素形成的断层、节理发育地层，就会导致井壁掉块、坍塌、漏水等情况。

（3）地层本身的矿物岩石组成造成的复杂地层：由于地层本身存在着储油、气、水的封闭型的背斜构造，或者逆掩断层封闭构造，会给钻探施工带来极大的工作难度。

一旦出现问题将会出现井喷等一系列不良后果。

（4）岩性自身导致的复杂地层：由于岩浆活动或放射性矿物相关的地层，都属于高温地层，当地热井或超深井遇到这类地层时，泥浆处理剂将会失效，导致地层不稳定，带来的危害也是可想而知的。

因此，在钻进施工过程中，若不能及时处理很容易出现掉钻、埋钻等情况。

（5）溶蚀作用导致的复杂地层：地下水主要通过水化与溶解对岩石进行破坏。

煤矿离层注浆减沉技术及其应用

煤矿离层注浆减沉技术及其应用
煤矿离层注浆减沉技术是一种利用注浆材料对煤矿地层进行加固和密实，减小地层下沉的一种方法。

通过将注浆材料注入地层中的空隙中，填充和固化地层，增加地层的强度和稳定性，从而减小地层下沉的发生。

煤矿离层注浆减沉技术的应用主要包括以下几个方面：
1. 加固煤矿采场：在采煤过程中，地层受到了严重的破坏和变形，煤矿面临着严重的下沉风险。

采用离层注浆减沉技术可以对煤矿采场进行加固，提高地层的稳定性，减小地面沉降。

2. 复杂地质条件下的工程建设：在复杂地质条件下，如软黏土、湿地、砂质土层等，地层下沉的问题较为严重。

通过离层注浆减沉技术可以加固和稳定地层，保证工程的安全进行。

3. 地下管线的维护修护：地下管线的维护修护过程中，地层的下沉会导致管线的破坏和泄漏。

采用离层注浆减沉技术可以加固地层，修复和保护地下管线。

总的来说，煤矿离层注浆减沉技术是一种环境友好、高效可靠的地层加固方法，可以有效减小地层下沉问题，提高工程的安全性和稳定性。

在煤矿开采和工程建设中具有广泛的应用前景。

泥浆的配置方法

泥浆的配置方法旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术，特别是在旋挖钻孔期间，在复杂地层地段施工中，为了确保施工质量，要向孔内不断添加在钻孔开工前制作的泥浆来确保使孔壁不发生坍塌。

在好的地层段施工〔如在黄粘土层地段〕进行旋挖钻孔施工可采用清水成孔作业或干成孔作业即成本低而且施工效率高。

在特殊地层段施工如砂层〔粗砂层和细砂层〕、粉砂层、砂岩层、粉质土层、流砂层等等时，工地开工之前都要进行大量膨润土采购进行先期泥浆调制。

在使用过程中，还要继续不断地进行泥浆制作，假设是遇到含沙量大，砂砾石及流砂的地层施工，这就要求现场管理工人员必须具有良好尽业素质及丰富的施工经验。

本文只针对旋挖钻机钻孔泥浆和不同而选用不同地层情况进行论述。

一、旋挖钻孔灌注桩护壁泥浆分类通常情况下，在施工现场大多是通过人工利用搅拌机械进行膨润土泥浆制造，造浆时灰尘弥漫，不但污染环境且对人身也有一定伤害，所消耗膨润土最少也得用几十吨甚至上百吨，既是用量这么大但护壁效果还是不理想，孔内沉渣量大，普通地层孔内沉渣量也在2~3米是很常见。

膨润土分为钠基土、钙基土和锂基土三种。

前两者质量较好，大量用于旋挖钻孔泥浆配制和炼钢铸造中。

虽然膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。

但对地层适应性较差。

实例：2008年9月两台NCB钻机在某高铁线上施工，该地段为粘土层和泥岩层地质，该施工单位当时选用钠基土按1000kg水：20kg土:8kg 碱的配比量进行进场造浆，添加碳酸钠〔Na2CO3〕进行孔内护壁，受现场其它因素的影响成孔后需等待3~5小时，甚至7~10小时才能进行砼灌注，在现场技术员的严格把关下孔内经过多次清孔后沉渣量控制在10~15cm范围内方可灌注。

由于泥岩地层浸泡时间长常造成孔壁踏落，使砼灌注超方大，完工后直接造成经济损失25万元。

目前市面上的造浆材料很多，但钠基土和钙基土在钻孔泥浆上用的较为普遍，其理论用量：为8﹪，即8㎏的膨润土可掺100L的水，对粘质土地层用量可降低3﹪~5﹪，较差的膨润土用量为水的12﹪左右。

钠土泥浆在构造破碎带型复杂地层钻进中的应用

果。
浆活动频繁、地质构造复杂，尤其是钨、、、、锡钼铅锌等有色金属矿产富集区，层褶皱、裂更是强烈。地断在该地区深部地质找矿工作中，遇构造破碎带型常复杂地层。该层岩体碎裂、泥、夹富水性强，进中钻经常发生掉块、失、漏缩径、径、扩坍塌等现象。一般
中图分类号：６４６Ｐ３．文献标识码：Ａ文章编号：６２— ４８２１）８— ０５— ５１７７２（００００００
ＡｐｌａｉｎｏｏｉｍｌｒｙｉｉｉｇｉｔｕｔｒｒｃｕｒｌＺｎｆＣｏｌｘＦｏｍａｉｎＬＡＯＹａ —ｎ．ＬＡＯｐｉｔｆＳｄｕＳｕｒｎＤｒｌｎｎＳｒｃｕｅＦａｔａｏｅｏｍｐｅｒｔ／ＩｕｎｓｃｏｌｏＩ
２１００年第３７卷第８期
探矿工程（土钻掘工程）岩
５
钠土泥浆在构造破碎带型复杂地层钻进中的应用
廖远苏，长生，廖卓廉明，胡殷锋，缪
（江西有色地质勘查二队，江西赣州３１０）４００摘要：应用钠土泥浆，解决了锡坑矿区复杂地层钻进中运用其它措施难以解决的塌、、等问题，漏掉保证了后续施
采取快速通过，速下管隔离措施，是，断层产迅但在
我国金刚石钻探对钠土泥浆技术的研究和应用

泥水平衡式顶管穿越复杂地层施工工法

泥水平衡式顶管穿越复杂地层施工工法泥水平衡式顶管穿越复杂地层施工工法一、前言泥水平衡式顶管是一种常用的非开挖施工方法，用于在复杂地层中穿越地下障碍物，例如河流、铁路、高速公路等。

该工法具有施工方便、成本低廉、工期短等优点，因此被广泛采用。

二、工法特点泥水平衡式顶管穿越复杂地层的工法具有以下几个特点：1. 适应性强：该工法可以适应各种地质条件，包括软土、硬土、弱岩层等。

同时，该工法可以应用于不同直径和不同长度的顶管施工。

2. 环保节能：相比传统的开挖方式，泥水平衡式顶管不需要进行大规模的挖土和填土工作，有效减少了对环境的破坏，同时减少了能源的消耗。

3. 施工速度快：通过泥水平衡式顶管施工，可以有效缩短工期，提高施工效率。

这一点在需要尽快改善交通状况的地区尤为重要。

三、适应范围泥水平衡式顶管穿越复杂地层的工法适用于以下场景：1. 河流、湖泊穿越：可以用于在河流、湖泊等水域底部穿越安装管道，无需进行河床的开挖和填土。

2. 道路、铁路穿越：在道路、铁路等交通要道下方施工，避免对交通的影响，节省施工时间。

3. 城市密集地区施工：在城市内部或建筑群周围施工，减少对民居和周边设施的干扰。

四、工艺原理泥水平衡式顶管穿越复杂地层的工艺原理是通过泥浆的压力控制，实现顶管在地层中推进的过程。

具体工艺包括：1. 输送泥浆：通过专用的泵站将泥浆输送到工作面，泥浆同时具有切削、润滑和支撑地层的作用。

2. 管道安装：安装顶管并固定，保证顶管与地层之间的连续性和稳定性。

3. 推进顶管：通过调节泥浆的压力，控制顶管的推进速度和方向，使顶管穿越复杂地层。

五、施工工艺泥水平衡式顶管穿越复杂地层的施工工艺分为以下几个阶段：1. 前期准备：确定施工方案，涉及地层勘察、管道设计、机具准备等。

2. 施工准备：搭建泵站、安装控制系统、调试机具设备等，确保施工前的准备工作完成。

3. 推进施工：根据设计要求，调节泥浆压力，控制顶管的推进速度和方向，穿越复杂地层。

“双聚”一腐植酸钾泥浆在复杂地层中的应用

用。三、浆配制泥１处理剂选择、
、
１比重、
１３＿．０＿一１ｏ４
２干基腐植酸含量、３钾离子含量、４水分、
５水不溶物、
６、ＨＰ
６一７％Ｏ０＞１％０１— ２％５０
５１％ — Ｏ
９９５ — ．
上述指标中钾离子是防塌的主要成分，Ｈ中钾离子含量越高其Ｋｍ防塌效果越好，应尽量提高钾离子含量，Ｈ中钾离子含量大于１％Ｋｍ０能基本满足防塌的要求。腐植酸是降低泥浆失水量的主要成分，一般认为ＫＨｍ巾腐植酸含量大于６％就能达到较好的降失水效果。０
科技信息．
工程技术
‘ ‘ 双聚’ 腐植酸钾泥浆在复杂地层【昀应用 ’ 一ｌ】
新疆煤田地质局安全勘查技术处王新河
［摘要］文章对ＫＨｍ处理剂性能指标，双聚” Ｋ－ “ ｍＩｍ低固相泥浆防塌作用机理进行阐述，Ｉ论述了“ 双聚” Ｈ低固相泥浆配制一Ｋ方法、注意事项以及在解决钻孔防塌护壁方面所起到的作用。［关键词］ＫＨｍ泥浆配制防塌护壁在新疆煤田地质勘探工作中，由于含煤地层为侏罗系地层，钻探钻进地层多为砂砾岩、砾岩、岩、砂粉砂岩、泥岩、煤等岩层，岩石硬度一般为Ⅳ一 Ⅵ级，地层较软，部分区域地层胶结松散，火烧破碎严重，钻进过程中常发生钻孔坍塌、掉快、缩径等情况，极易造成埋钻、卡钻、抱钻等事故，使钻探生产无法正常进行，在此情况下，我们试验使用了“ 双聚” （水解聚丙烯酰胺代号ＰＰ，水解聚丙烯腈代号ＨＰＮ）ＨＡ一腐植酸钾（代号ＫＨ低固相泥浆（ｍ）以下简称 “ 聚” Ｋｍ泥浆）双一Ｈ进行护壁钻进，得较好效果。取 “ 聚” Ｋ双一Ｈｍ泥浆对ＫＨｍ质量要求ＫＨｍ作为防塌剂和降失水剂应具备下列性能指标：

化学泥浆的作用与管理

化学泥浆的作用与管理在钻探工程中钻孔冲洗是钻探施工的一项重要技术，在钻进过程中，根据实际钻进的地层情况，科学的选用合适的泥浆类型进行冲洗钻孔。

以便达到清楚孔底岩粉、冷却钻头、润滑钻具、保护孔壁、提高钻进效率的目的。

钻井液在煤田地质勘探和其他行业起到的作用和各方面对钻井液的严格要求，促进钻井液技术取得了迅速的发展。

经过多年的科研开发和生产实践，钻井液已从仅满足钻头钻进发展到适应各方面需求的钻井液体系。

例如：为快速钻进服务的低粘度、低摩擦、低固相的聚合物钻井液。

防卡钻井液、针对岩石特点的防塌钻井液、钻盐岩层的饱和盐水钻井液等，形成较为完整的钻井液体系。

如今优质的钻井液已不是一两种材料（例如膨润土、烧碱）配制的，保持钻井液的性能要依靠加入各种处理剂。

优质的化学泥浆能提高钻头寿命、减少提钻次数、缩短钻井周期、降低钻井成本、提高钻井效率，还具有制备容易、成本低、用量少的优点。

一、泥浆的功能泥浆又叫做钻井液或冲洗液，被比喻为钻井的血液。

泥浆停止循环，钻井工作就不能正常进行。

1、冲洗孔底：泥浆可在钻头水眼处形成高速的液流，喷向井底。

这高速喷出的泥浆可将由泥浆压力与地层压力差而被压持在井底的岩屑冲起，起冲洗孔底的作用。

2、携带岩屑：当泥浆在环空的上返速度大于岩屑沉降速度时，泥浆可将岩屑带出，即在一定的上返速度下，泥浆有携带岩屑的作用。

3、平衡地层压力：泥浆的液柱压力必须与地层压力相平衡才能达到防止井喷或者泥浆大量漏进地层的目的。

可通过调整泥浆的密度控制泥浆的液柱压力，使它与地层压力相平衡，起到防涌堵漏的作用。

4、冷却润滑钻头：泥浆可将钻井过程中钻具（钻头与钻柱）与地层摩擦产生的热量带至地面，起冷却作用。

同时，泥浆能有效地降低钻具与地层的摩擦，起润滑作用。

5、稳定井壁：可在泥浆中加入适量的处理剂，使泥浆具有抑制页岩膨胀或分散的能力，同时产生薄而韧的滤饼，起到稳定井壁的作用。

6、悬浮岩屑和密度调整材料：当停止循环时，泥浆处于停止状态，其中的膨润土颗粒可互相联结，形成结构，将岩屑悬浮起来。

泥浆处理施工方案

泥浆处理施工方案
一、背景介绍
泥浆处理是土木工程施工中不可或缺的重要环节，其质量直接影响到工程的施
工效率和质量。

本文将针对泥浆处理过程中的关键环节和施工方案进行详细的介绍。

二、泥浆处理的意义
泥浆是由水和固体颗粒混合而成的浆体，通常用于钻孔和盾构等工程中，起到
润滑、冷却和支撑地层的作用。

能有效减少钻头磨损、提高钻进速度以及保护地下水源的安全。

因此，泥浆处理的重要性不言而喻，而合理的处理方案能够有效提高施工效率，减少施工成本。

三、泥浆处理施工方案
1.泥浆成分分析
在进行泥浆处理之前，首先需要对泥浆进行成分分析，包括固相颗粒的大小、粘度、密度等参数，以便确定后续处理步骤。

2.搅拌设备选择
根据泥浆的成分和性质，选择合适的搅拌设备进行搅拌处理，确保各种固相颗粒均匀分布在泥浆中。

3.添加药剂
根据泥浆的实际情况，添加适量的药剂来调节泥浆的粘度、密度等参数，以满足施工需要。

4.离心分离
通过离心分离的方法，将泥浆中的固相颗粒和液相分离开来，可有效去除泥浆中的杂质。

5.重复处理
对于特殊要求的泥浆，可能需要进行多次处理，以确保泥浆的质量符合施工要求。

6.废弃物处理
处理完泥浆后产生的固体废弃物需要得到妥善处理，可以选择分类回收或者安全处理。

四、总结
泥浆处理是土木工程中不可或缺的一环，合理的处理方案能够提高施工效率、降低施工成本，更好地保护环境。

在实际施工中，应根据泥浆的特性和工程要求，制定合适的处理方案，确保施工顺利进行。

希望本文对泥浆处理施工方案的介绍能带来一定的帮助。

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-3孔泥浆技术的设计与应用

２７１，ｈａ３００Ｃｉ）ｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｒｌｎｏｍａｉｎｏＦＤ一３ｈｌｓｅｔｅｌｏｌｘｗｔａｄ．ｂｔｅａｄｂｏｅｏａｉｎａｄｈｇｅｄｌｇｆｒｔｆＷＳｉｉｏｏｅｉｘｒｍｅｙｃｍｐｅｉｌｒＩｈｉｌｒｔｎｒｋｎｆｒｔｎｉｈｍｏｗｔｒｓｎｉｖｔｏｍａｉｎａｐａｎｔｒａｅｙａｅｅｓｔｉｆｒｔｐｅｒｇａｅｎｔｌ，ｗｈｃｒｕｈｕｅｈｄｅａｇｒｔｈｒｌｇｃｎｔｃｉｎｉｙｏｉｌｉｈｂｏｇｔｈｇｉｄｎｄｎｅｔｅｄｌｎｏｓｒｔ．Ａｃｏｄｎｏｉｉｕｏｃｒｉｇｔｈｐｃａｒｔｎｓｕｔｎｏｅｈｌｏｔｅｓｅｉｆｍａｉｉａｉｆｈｏｅ，ｂｓｄｏｈｏｅｏｅｓａｉｔｅｒｎｙｉａｄｔｅｌｏａｏｘｅｍｅｔ，ｌｏｏｔｏｔａｅｎｔｅｂｒｈｌｔｂｌｙｔｏｙａａｓａｒｔｒｅｐｒｎｓｉｈｌｓｎｈｂｙｉＮＨ４一ＨＰＡＮ，Ｋ —ＰＡＭ，ＡＳａｄＫＳｎＨｍｈｂｔｒａｅｎｓｌｃｅｕｓｔｅｏｔｚｄａｄｔｅｏｅｍｕｙｔｍ．ＩｉｉｉｓｈｄｂｅｅｅｔｄｏｔｈｐｉｅｄｉｖｓｆｒｔｄｓｓｅｎｏａｍｉｉｈｎａｄｔｎｈａｏａｏａｄｂｄｎｎｆｒｔｎｅｐｒｎｓａｄｔｅＺｄｉｏ，ｔｅｌｒｔｒｓｎ — ｅｏ — ｈａｉｘｅｉｉｂｙｉｏｍｅｔｎｈＮＰ —Ｏｈｅｓｌｎｘｅｉｎｓｈｄｂｅａｒｄ１ｓａｗｅｌｇｅｐｒｍｅｔａｅｎｃｒｉｌｉｅｏｔｔｖｕｔｈｌｃｉｇａｄｉｈｂｔｒａａｉｆｔｅｍｕｏｕａｉｎ．Ｔｉｄｓｓｅｈｓｓｔｆｃｏｐｌａｉｎｕｏｅａａｅｔｅｂｏｋｎｎｉｉｙｃｐｃｔｏｄｆｒｌｔｓｈｓｍｕｙｔｍａａｓａｔｒａｐｉｔｌｎｏｙｈｍｏｉｙｃｏ

钠土粉在复杂地层中的特殊应用

Ｚ１孔钠土粉在钻进中的运用情况和效果浅谈钠Ｋ２０土粉在复杂地层中的特殊运用，这是在实际操作和施工中不断摸索总结出来的一套十分适用的技术方法与
措施。
工期影响较大，为了提高护壁效果，降低护壁成本，
采用泥浆护壁钻进，但又由于地层漏失严重，泥浆不
２１Ｚ２０孔的工程概况．Ｋ１
Ｚ１孔位于泸水电站下坝址右岸，设计孔Ｋ２０
维普资讯
２０年期总１期ｏ８Ｊ第６２
钠土粉在复杂地层中的特殊应用
堵裂隙，同时泥浆和Ｓ植物胶还会在孔壁上形成一Ｍ层泥皮，防止进入间隙的岩粉重返孔内，增加了孔壁
面影响，给钻进带来了较大的难度，钻探成果难以满足任务要求，同时也增加了埋钻卡钻堵钻和烧钻的风
险度。
度，而泥浆粉（钠土粉）的运用和泥浆的配比又是跟
地层的实际情况紧密相连的，所以不同地层的泥浆配
比和运用又是不同的。下面结合泸水电站下坝址右岸
该孔的一个最大的问题就是护壁，先是下套管至１０后也对强风化层和岩粉较多孔段采用过水泥封５ｍ，孔护壁措施，都取得了一定的效果，但ｍ，层条件复杂，０ｍ，３．２地属于灰岩和白云质灰岩的混合地层，破碎、坍塌、水敏、漏
失严重，夹有强风化带，钻进中坍塌缩径掉块严重，
岩粉较多，钻进效率和岩芯采取率低下，岩芯质量较差（见图２）－１，且堵卡埋钻概率大，孔壁极不稳定，由于孔深和压水巨大压力带来对孔壁稳定的冲击等负

科技成果——粘度时变材料可控灌浆技术

科技成果——粘度时变材料可控灌浆技术技术类别减碳技术适用范围建材行业，复杂岩土体灌浆，适用于水利水电、交通、冶金矿山、地质灾害防治及山区城市建设等地基加固与防渗行业现状我国环青藏高原东侧地区，由于活跃的构造环境和深切峡谷的地貌特征，导致这一地区地质结构复杂。

随着许多重大工程实施，揭露出岩体中存在较为普遍的陡倾宽缝，这些岩体内部地质缺陷，对工程安全产生重要影响，成为制约工程建设可行性的重大地质问题。

用常规水泥灌浆加固这类特殊岩体，由于流动时间长，灌入的材料顺着裂缝流动，漏失异常严重，常导致施工无法正常进行，灌浆工程量难以“控制”，水泥浪费严重。

如装机360万kW的雅砻江锦屏一级水电站，存在大量这类复杂岩体，需进行灌浆处理，普通水泥年漏失量达18-20万吨。

据不完全统计，我国相关灌浆工程的水泥漏失量每年不少于1000万吨。

该技术通过调节水泥浆的粘度，控制其初始流动度与凝结时间，并有效控制水泥浆液的扩散范围，大量减少复杂地层灌浆的水泥用量。

目前，该技术已在四川、云南、贵州、新疆、河北等地成功实施多个工程项目，在复杂地层灌浆工程中将具有广阔的发展前景。

成果简介1、技术原理粘度时变性灌浆材料以普通硅酸盐水泥为基础浆液，掺加高分子聚合物以及硬凝剂和调节剂，配制成一种新型的粘度时变性注浆材料。

高分子聚合物溶剂可以抑制水泥浆的析水，提高浆液结石率；使用硬凝促进剂不仅早期强度高，而且还能有效调节浆液凝结时间；时间调节剂可以调节浆液铝酸三钙的水化进度，控制浆液的稠化时间，使得浆液能具有较好流动性能。

该技术可有效控制浆液的使用和排放，降低水泥用量，减少二氧化碳排放。

2、关键技术（1）粘度时变性灌浆材料制备技术利用粘度时变灌浆材料水化过程的溶剂化膜理论，构建水泥-外掺剂相互作用水化、硬化原理，为水泥基灌浆材料外掺剂的选择奠定了理论基础（见图1）。

研发的SJP型系列水泥基粘度时变性灌浆材料，具有流动性可控性的特点，同时可解决速凝灌（注）浆材料早期强度高、但后期强度低这一国际难题。

围堰防渗灌浆技术应用及推广

围堰防渗灌浆技术应用及推广丁运川中国水利水电第九工程局有限公司摘要：为解决土石围堰快速防渗闭气施工的相关问题，通过多年的科技攻关，研发出了“复杂地层围堰高效快速防渗灌浆技术”，该技术弥补了防渗施工在技术上的不足，确保围堰防渗闭气施工的可靠性、快速性、经济型。

该技术成功应用在多个水电站大坝土石围堰防渗施工中。

关键词：复杂地层围堰；高效快速成孔技术；防渗灌浆；技术应用1 前言近些年，我国相继建设了很多不同规模、类型的水利水电枢纽工程，在主体工程开挖建设之前，必须进行围堰防渗工作，其对整个工程的作用是无法替代的，因此需要不断发展这项技术，有必要对不同的地质、地层、围堰填筑体选择相对应的防渗处理闭气方法。

为解决土石围堰快速防渗闭气施工的相关问题，通过多年的科技攻关，研发出了“复杂地层围堰高效快速防渗灌浆技术”，该技术弥补了防渗施工在技术上的不足，确保围堰防渗闭气施工的可靠性、快速性、经济性。

2 工艺原理“复杂地层围堰高效快速防渗灌浆技术”有机的统一了高效快速成孔技术和高效快速防渗灌浆技术。

该技术的防渗原理是将高浓度的水泥浆液、水泥砂浆或复合料浆液注入到对地层空腔进行填充，填满空腔后，在灌浆压力的作用下，紧密结合腔内的水泥和地层的土石颗粒，充填挤压、凝结硬化，形成结构密实、具有一定的强度、能有有效防渗的多种材料凝结体或结石，最终实现防渗的目标。

3 技术特点及创新点3.1 两大创新点高效快速成孔技术：采用风动潜孔钻高强度钢套管护壁钻进工艺，设计孔深一次性钻到，100% 的成孔率，成孔速度10～15m/h，钻孔直径范围φ130mm～φ160mm，钻孔工作效率高，对地质回转钻机在覆盖层及围堰堆石体防渗灌浆造孔中钻进速度慢、易坍孔、成孔率极低、频繁重复钻孔等一系列问题进行了很好的解决。

高效快速灌浆技术：针对不同地层和动水条件下灌浆的技术特点，采用专有设备和机具，选择全孔灌浆法或套管灌浆法，选用不同性质的灌注浆液，快速形成防渗体，这样不仅保证了防渗效果，而且还对工期进行了缩短。

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复杂地层中泥浆技术的应用
介绍了复杂地层中钻井泥浆技术研究与应用的现状和发展，针对大型复杂地层中钻井工程，指出了泥浆性能指标难以保持、性能参数调整困难、稳定性要求高等技术难点，以及泥包钻头、膨胀缩径等容易出现的问题并提出了解决问题的方法。

标签：复杂地层中钻井泥浆处理剂现状
1复杂地层中钻井泥浆技术研究与应用的现状及难点
复杂地层中立井常规钻井泥浆的配制一般使用膨润土和添加剂，常用的添加剂有钠羧甲基纤维素、三聚磷酸钠和FA367 等，钻井泥浆性能参数见表1。

复杂地层中钻井工程井筒深、冲积层厚、钻进直径大等特点为泥浆技术的研究及应用带来一定的困难，目前为止，复杂地层中钻井泥浆制作工艺仍需进一步研究和完善。

相对来讲，石油钻井技术中的泥浆制作工艺已比较成熟，这也许能为解决复杂地层中钻井泥浆问题开辟一条新的途径。

1.1复杂地层中钻井泥浆性能指标难以保持
复杂地层中立井钻井施工采用反循环洗井方式，即利用压气升液的原理，在空心钻杆上部插入一根尾部钻有许多小孔的风管，通入压缩空气后，气浆混合，钻杆内外形成压差，使带有岩屑、泥渣的泥浆通过钻头体下面的吸收口进入钻杆中的环形空间，经水龙头排到地面。

深部钻进时，一个完整循环大概需要十几个小时，使得大量泥浆长时间滞留在井内，容易产生沉沙、离析等现象将直接影响破岩效率和排渣效果；钻进过程中遇到的黏性土层和砂性土层较多，自然造浆量较大，维护泥浆性能的添加剂浓度不断降低，含砂量不断增加，泥浆性能指标难以保持。

1.2复杂地层中钻井泥浆的性能参数调整困难
复杂地层中深立井钻井直径大，所需的泥浆量大（如山东龙固煤矿 2 个主井井筒钻井深度582.75 m、钻井直径8.7 m，风井井筒钻井深度580 m、钻井直径9.0 m，每口井泥浆量3.5 万m3 左右），泥浆性能参数调整比较困难，处理时间长，资金投入大。

2复杂地层中钻井泥浆容易出现的问题及解决方法
2.1泥包钻头问题
工程实际中，通常采用不同泥浆体系和提高操作工艺来避免或减少泥包钻头。

采用抑制性泥浆体系，减少黏土的水化膨胀和分散；选取低黏度、低切力的
泥浆参数；加大泥浆冲洗量；在易泥包地层段钻进时采用低钻压和高转数钻进方式，密封风管和钻杆，加大供风量，以加强井底泥浆的流速和携带岩屑的能力；控制给进速度均匀进尺；每次下钻时，钻头距井底0.5～1.0 m 开始扫孔；钻进过程中时常上下窜动钻具，反复扫孔清洗。

2.2黏性土层井帮膨胀缩径问题
钻头通过膨胀黏土层后，井帮在泥浆的浸泡下因黏土吸水膨胀造成井径缩小，将会影响钻头的升降作业，对护壁泥皮有一定的破坏作用。

施工时应合理选择泥浆参数、及时维护泥浆性能避免或减小井帮缩径。

（1）选择合理的泥浆密度根据所钻地层的坍塌压力和破裂压力来确定合理的泥浆密度，适当提高井筒内的液柱压力，抗衡地层所产生的侧压力，使井壁处于力学稳定状态，以防止岩层发生塑性变形而造成井筒缩径。

（2）使用化学处理方法抑制泥浆水化分散为保持井帮稳定，采用高聚物处理泥浆，控制滤液性质，既要减少泥浆滤液进入地层的数量，又能增强护壁效果。

（3）使用除砂器、除泥器及时清除泥浆中劣质固相，减少劣质颗粒在泥皮上的黏附，避免泥皮透水性增加。

2.3泥浆稳定性问题
针对超声波测井和井壁下沉时对泥浆稳定性的需要，引入了石油用处理剂FA367 来增强复杂地层中钻井泥浆的稳定性。

FA367 是由多种非离子、阳离子和阴离子单体共聚而成的水溶性高分子两性离子聚合物。

其中阳离子基团起着中和黏土表面电荷和提供强烈吸附力的作用，它能把黏土颗粒包被起来，在外面形成紧密的包被层，抑制其分散。

而阴离子基团主要形成空间网架结构，使体系稳定性增强。

FA367 处理剂在风井钻井工程中的应用实例表明，FA367 处理剂能增强泥浆悬浮岩屑能力，提高泥浆稳定性，为井壁安全、顺利的下沉提供了保证条件。

2.4废弃泥浆处理问题
（1）利用废弃泥浆高效液-固转化，化学絮凝、压滤泥浆固化技术，排放水、固化物达到无害化。

在朱集西矿矸石井和平煤八矿2# 井进行了规模化应用，基本实现了钻井废弃泥浆零排放。

（2）在废弃泥浆中添加聚合材料，使钻井废弃泥浆具有良好的流动、结石性能，满足其作为注浆、充填材料的基本要求，可用作地面预注浆，降低工程成本，减少环境污染。

（3）采用单一的“一扩成井”或“一钻成井”新技术，泥浆排放量可以减少20%～30%。

而采用“一扩成井”或“一钻成井”并结合固液分离技术，先是在朱集
西矿矸石井进行了大规模应用，后在平煤八矿2# 井实现了废弃泥浆的全部处理。

3结语
引入石油用处理剂FA367 增强了复杂地层中钻井泥浆的稳定性，有效保证下沉井壁的安全顺利进行，满足钻进和测井的要求，使得钻井法在大直径深立井工程中的应用更有保障。

随着设备能力的提高，相继研发了“一扩成井”和“一钻成井”等新工艺技术。

减少扩孔次数的同时减少了泥浆的使用量和排放量。

废弃泥浆固化及综合利用新技术，为解决长期以来难以解决的泥浆占地和影响环保问题开辟了道路。

今后应进一步研究完善废弃泥浆的固化技术、固液分离技术和再利用技术等，将处理后的泥浆用于壁后充填固井材料或制作建材的原料，做到零污染、无公害。

石油钻井泥浆工艺技术比较成熟，对复杂地层中钻井泥浆的发展有一定的借鉴价值。

建议研究使用低固相或无固相泥浆体系，抑制泥包钻头的发生，提高破岩效率。

参考文献
[1]刘志强，洪伯潜. 改革开放30 年煤矿井筒建设技术及装备发展[J]. 建井技术，2011，32（Z1）：4-7.
[2]吴刚，赵文平. 孙庄铁矿立井钻井法凿井施工技术[J]. 建井技术，2012，33（3）：19-21，31.。