水平定向钻进中泥浆浅析与应用探讨
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3）冷却、润滑钻具，在钻进和扩孔中钻具旋转、 运动破碎岩土层，产生热量很大，同时钻具也不 断地与孔壁摩擦而产生热量，通过泥浆不断地注 入、排出循环，将热量及时吸收带到地面自然冷却， 从而保证钻杆、钻头、回扩器等孔内钻具的正常 工作。同时由于泥浆充满钻孔内，极大的降低了 孔内钻具运动时的摩擦阻力，起到了很好的润滑 作用。
不同的穿越长度、孔径及地质情况，对泥浆 的配制有不同要求，在定向钻穿越施工前就需要 根据定向钻穿越三要素 : 长度、孔径、地质情况， 设计出导向、扩孔、回拖管道不同施工阶段的泥 浆配制方案。在具体施工过程中还要根据返浆情 况以及钻进、扩孔、回拖时钻机的推拉力、运行 速度和扭矩进行必要的调整。
配制泥浆的水应选用中性软水，水中钙、镁 及其它金属离子含量较低，pH 值在 7 左右 ( 中性 ) 最好。泥浆主要材料膨润土的选择很重要，一般 选用性能优良的的钠基膨润土，其次也可选用用 钠离子置换过的钙基膨润土。膨润土中含砂量是 一重要指标，一般 200 目筛选通过率应在百分之 九十五以上。膨润土中的砂对泥浆系统损害较大， 它会加速泥浆泵等泥浆运行系统的磨损，增加维 修费用及耽误施工时间。为改善、增加以膨润土 为主要材料的泥浆的性能，更好的适应定向钻穿 越的需要，在配制泥浆中常使用化学聚合物作为 添加剂，添加剂的作用主要有以下几方面 :
1）增加润滑性，降低钻机在运行中的负荷， 主要是减小旋转扭矩。再其次，钻孔内润滑性好了， 非常有利于泥浆在钻孔内运动，极有利于排出钻 屑。
2）增加钻孔壁泥皮强度，同时促进泥皮的快 速形成，降低泥浆滤失量，减少泥浆中水的流失 同时也更好隔离地下水对钻孔的侵蚀。
2. 泥浆体系作用
1）稳定钻孔壁，对松散地层起到一定的胶结作 用，阻止泥浆的渗漏同时隔离地下水对钻孔的侵 蚀，减弱泥页岩水化膨胀和分散。同时泥浆的液
体压力传递能平衡地层压力，降低孔壁坍塌的风 险。
2）在定向钻进施工过程中，泥浆可保持钻孔中 钻屑稳定悬浮，利用其触变性，防止钻屑在孔内 沉积，利用其流动性，通过泥浆泵作用，将钻屑 排出钻孔外。
4）传递动力，泥浆通过高压泥浆泵、钻杆在钻 头或回扩头喷嘴处以高流速冲击孔内进行辅助破 岩或切削。此外，进行导向的孔内泥浆马达、复 合螺杆扩孔器、液动冲击器等钻具需用泥浆传递 动力进行工作。
3. 定向钻进中泥浆的选择
作者简介：邱献阁 (1971)，男，江苏，大专，工程师，E 一 mail:ytqxg@ 11
好的泥浆还应有较低的滤失量，如果泥浆的 滤失量较高，那么很大部分泥浆就会渗入到地层 中，首先由于部分泥浆的渗入地层，会增加泥浆 用量，施工成本上升，而最重要的是，渗入到地 层中的泥浆会使地层液化，最终可导致钻孔坍塌， 从而使钻具损失并延误工期。
从根本上讲，使用好的泥浆材料就能提高施 工效率，降低工程风险，施工中设备出现问题， 进行维修，也能在一定时间里保证钻孔的稳定性。 随着中国定向钻技术的发展，中国的泥浆材料质 量也在不断提高。
2）泥浆的密度：工地现场常用泥浆秤来称量， 具有一定密度的泥浆在定向钻进施工中给地层一 个回压力，保持地层稳定，钻孔不坍塌。
3）泥浆的滤失量：常用气压式失水量仪测量。 泥浆一般要有较低的滤失量，滤失量小的泥浆形 成泥膜强度高，防止泥浆失水、隔离性性好。
4）泥浆的 pH 值：施工现场用 pH 试纸测量，
它表示泥浆的酸碱度。泥浆使用时要有合适的 pH 值，一般定向钻穿越泥浆的 pH 值为 8 ～ 10，现 场用纯碱 ( 碳酸钠 ) 调配。大口径长输管道定向钻 穿越有时要用到正电胶系统泥浆，此时泥浆的 pH 值要大于 11，现场用纯碱和烧碱 ( 氢氧化钠 ) 来 调配泥浆的 pH 值。
5. 泥浆的配制
2019 年 2 月 第 1 期 No.1 Feb.,2019
《非开挖技术》杂志社
CHINA TRENCHLESS TECHNOLOGY
水平定向钻进中泥浆浅析与应用探讨邱献阁中石化江苏监 Nhomakorabea有限公司
摘要：泥浆的合理使用在水平定向钻进管道铺设施工中极其重要，通过配制符合工程需要的泥浆与钻机等配合，可保证工 程顺利进行。本文介绍了水平定向钻进泥浆体系的作用、配置方法，可为从业人员提供参考。 关键词：定向钻、穿越、泥浆、
4. 泥浆的常用指标
1）粘度是泥浆浓稠度的计量方法，工地现场 常采用马氏漏斗来测量，以时间秒数为单位，粘 度的测量对水平定向钻进很重要，过高的粘度， 粘滞性大，消耗动力，不利于钻进和扩孔，粘度 大的泥浆在泵入孔洞时压力大，在孔洞内要维持 稳定的流动阻力大是不言而喻的。要配出达到好 的胶凝强度，具有良好悬浮力的泥浆不只是添加 膨润土，大多时还需要用某些高分子聚合物与膨 润土配合使用，配出粘度合适具有良好剪切性能 的泥浆。
1. 引言
泥浆主要配制材料为膨润土，膨润土的发现、 使用已有一百多年历史。其应用领域广泛，在地 下钻进工程中使用仅是其中之一。膨润土虽然是 美国地质学家发现、命名、最早使用，但是中国 目前拥有世界上最多的膨润土储量，且生产、销售、 应用量均为世界第一。
膨润土是火山喷发后的火山灰沉积物，受到 凝灰岩的积累作用及玻璃岩的热作用而形成的一 种无机粘土矿物，它的粒径小于 1 纳米，学名蒙 脱石，由叶蜡石组成。天然膨润土按化学成份可 分为纳基和钙基两大类，一般情况下，纳基膨润 土较钙基膨润土的理化性能和工艺性能优良，主 要表现为 : 吸水速度慢，吸水率与膨胀系数大， 阳离子交换高，在水介质中分散性好，热稳应性好。
非开挖技术 China Trenchless Technology
2019 年 2 月
在水平定向钻进管道铺设中，使用泥浆的胶 凝强度是一很重要的性能指标，尤其在长输油气 管道定向钻铺设中更是如此，胶凝强度是膨润土 形成凝胶体在钻孔内悬浮钻屑的能力，如果钻屑 没有被悬浮起来，它们就不可以被泥浆携带出钻 孔，从而沉积在钻孔的底部，随着钻孔的扩大， 钻屑沉积越来越多，最终堵塞钻孔，导致泥浆循 环失效，钻孔内压力升高，泥浆会压裂地层溢出 地面，甚至会损坏附近建筑，污染环境。同时也 会发生埋钻等事故，丢失钻具。
不同的穿越长度、孔径及地质情况，对泥浆 的配制有不同要求，在定向钻穿越施工前就需要 根据定向钻穿越三要素 : 长度、孔径、地质情况， 设计出导向、扩孔、回拖管道不同施工阶段的泥 浆配制方案。在具体施工过程中还要根据返浆情 况以及钻进、扩孔、回拖时钻机的推拉力、运行 速度和扭矩进行必要的调整。
配制泥浆的水应选用中性软水，水中钙、镁 及其它金属离子含量较低，pH 值在 7 左右 ( 中性 ) 最好。泥浆主要材料膨润土的选择很重要，一般 选用性能优良的的钠基膨润土，其次也可选用用 钠离子置换过的钙基膨润土。膨润土中含砂量是 一重要指标，一般 200 目筛选通过率应在百分之 九十五以上。膨润土中的砂对泥浆系统损害较大， 它会加速泥浆泵等泥浆运行系统的磨损，增加维 修费用及耽误施工时间。为改善、增加以膨润土 为主要材料的泥浆的性能，更好的适应定向钻穿 越的需要，在配制泥浆中常使用化学聚合物作为 添加剂，添加剂的作用主要有以下几方面 :
1）增加润滑性，降低钻机在运行中的负荷， 主要是减小旋转扭矩。再其次，钻孔内润滑性好了， 非常有利于泥浆在钻孔内运动，极有利于排出钻 屑。
2）增加钻孔壁泥皮强度，同时促进泥皮的快 速形成，降低泥浆滤失量，减少泥浆中水的流失 同时也更好隔离地下水对钻孔的侵蚀。
2. 泥浆体系作用
1）稳定钻孔壁，对松散地层起到一定的胶结作 用，阻止泥浆的渗漏同时隔离地下水对钻孔的侵 蚀，减弱泥页岩水化膨胀和分散。同时泥浆的液
体压力传递能平衡地层压力，降低孔壁坍塌的风 险。
2）在定向钻进施工过程中，泥浆可保持钻孔中 钻屑稳定悬浮，利用其触变性，防止钻屑在孔内 沉积，利用其流动性，通过泥浆泵作用，将钻屑 排出钻孔外。
4）传递动力，泥浆通过高压泥浆泵、钻杆在钻 头或回扩头喷嘴处以高流速冲击孔内进行辅助破 岩或切削。此外，进行导向的孔内泥浆马达、复 合螺杆扩孔器、液动冲击器等钻具需用泥浆传递 动力进行工作。
3. 定向钻进中泥浆的选择
作者简介：邱献阁 (1971)，男，江苏，大专，工程师，E 一 mail:ytqxg@ 11
好的泥浆还应有较低的滤失量，如果泥浆的 滤失量较高，那么很大部分泥浆就会渗入到地层 中，首先由于部分泥浆的渗入地层，会增加泥浆 用量，施工成本上升，而最重要的是，渗入到地 层中的泥浆会使地层液化，最终可导致钻孔坍塌， 从而使钻具损失并延误工期。
从根本上讲，使用好的泥浆材料就能提高施 工效率，降低工程风险，施工中设备出现问题， 进行维修，也能在一定时间里保证钻孔的稳定性。 随着中国定向钻技术的发展，中国的泥浆材料质 量也在不断提高。
2）泥浆的密度：工地现场常用泥浆秤来称量， 具有一定密度的泥浆在定向钻进施工中给地层一 个回压力，保持地层稳定，钻孔不坍塌。
3）泥浆的滤失量：常用气压式失水量仪测量。 泥浆一般要有较低的滤失量，滤失量小的泥浆形 成泥膜强度高，防止泥浆失水、隔离性性好。
4）泥浆的 pH 值：施工现场用 pH 试纸测量，
它表示泥浆的酸碱度。泥浆使用时要有合适的 pH 值，一般定向钻穿越泥浆的 pH 值为 8 ～ 10，现 场用纯碱 ( 碳酸钠 ) 调配。大口径长输管道定向钻 穿越有时要用到正电胶系统泥浆，此时泥浆的 pH 值要大于 11，现场用纯碱和烧碱 ( 氢氧化钠 ) 来 调配泥浆的 pH 值。
5. 泥浆的配制
2019 年 2 月 第 1 期 No.1 Feb.,2019
《非开挖技术》杂志社
CHINA TRENCHLESS TECHNOLOGY
水平定向钻进中泥浆浅析与应用探讨邱献阁中石化江苏监 Nhomakorabea有限公司
摘要：泥浆的合理使用在水平定向钻进管道铺设施工中极其重要，通过配制符合工程需要的泥浆与钻机等配合，可保证工 程顺利进行。本文介绍了水平定向钻进泥浆体系的作用、配置方法，可为从业人员提供参考。 关键词：定向钻、穿越、泥浆、
4. 泥浆的常用指标
1）粘度是泥浆浓稠度的计量方法，工地现场 常采用马氏漏斗来测量，以时间秒数为单位，粘 度的测量对水平定向钻进很重要，过高的粘度， 粘滞性大，消耗动力，不利于钻进和扩孔，粘度 大的泥浆在泵入孔洞时压力大，在孔洞内要维持 稳定的流动阻力大是不言而喻的。要配出达到好 的胶凝强度，具有良好悬浮力的泥浆不只是添加 膨润土，大多时还需要用某些高分子聚合物与膨 润土配合使用，配出粘度合适具有良好剪切性能 的泥浆。
1. 引言
泥浆主要配制材料为膨润土，膨润土的发现、 使用已有一百多年历史。其应用领域广泛，在地 下钻进工程中使用仅是其中之一。膨润土虽然是 美国地质学家发现、命名、最早使用，但是中国 目前拥有世界上最多的膨润土储量，且生产、销售、 应用量均为世界第一。
膨润土是火山喷发后的火山灰沉积物，受到 凝灰岩的积累作用及玻璃岩的热作用而形成的一 种无机粘土矿物，它的粒径小于 1 纳米，学名蒙 脱石，由叶蜡石组成。天然膨润土按化学成份可 分为纳基和钙基两大类，一般情况下，纳基膨润 土较钙基膨润土的理化性能和工艺性能优良，主 要表现为 : 吸水速度慢，吸水率与膨胀系数大， 阳离子交换高，在水介质中分散性好，热稳应性好。
非开挖技术 China Trenchless Technology
2019 年 2 月
在水平定向钻进管道铺设中，使用泥浆的胶 凝强度是一很重要的性能指标，尤其在长输油气 管道定向钻铺设中更是如此，胶凝强度是膨润土 形成凝胶体在钻孔内悬浮钻屑的能力，如果钻屑 没有被悬浮起来，它们就不可以被泥浆携带出钻 孔，从而沉积在钻孔的底部，随着钻孔的扩大， 钻屑沉积越来越多，最终堵塞钻孔，导致泥浆循 环失效，钻孔内压力升高，泥浆会压裂地层溢出 地面，甚至会损坏附近建筑，污染环境。同时也 会发生埋钻等事故，丢失钻具。