导向孔护壁泥浆的制作方法

1.本发明涉及钻进技术所用泥浆的技术领域，具体涉及一种导向孔护壁泥浆。


背景技术：

2.非开挖定向钻主要是采用地下定位系统，通过导向，分级扩孔的方法，确保钻机按预定的轨迹完成导向孔，从而达到准确铺管的目的。
3.非开挖定向钻施工的优点，回避了开挖施工中存在的对交通、周边建筑物及地下管线影响大，路面、房屋等需要大面积拆除并恢复而导致的资源浪费，并且施工周期短，可有效避免埋深4m以上沟槽开挖施工时的塌方等问题，从而避免了作业人员的施工安全等问题。
4.泥浆在非开挖定向钻进中非常的重要，是工程成败的关键因素之一，泥浆的性能参数对成孔质量有影响。泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。


技术实现要素：

5.本发明意在提供导向孔护壁泥浆，以防止孔洞塌土现象发生。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：导向孔护壁泥浆，泥浆的成分包括水、膨润土、添加剂，按照定向钻中导向孔、预扩孔和回拖各阶段进行制备泥浆：
7.钻导向孔阶段的泥浆采用以下重量份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.2-0.4份的添加剂，0.1-0.3份的降滤失剂；
8.预扩孔阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.2-0.4的降滤失剂；
9.回拖阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.2-0.4份降滤失剂，2-3份的润滑剂。
10.本方案的原理及优点是：实际应用时，在导向钻进和钻杆回拉扩径的过程中，通过钻杆注入本方案中的泥浆，能够减少摩擦，降低回转扭矩和回拉阻力，同时本方案中的泥浆还有固壁、防止孔洞塌土、冷却钻头的作用。
11.另外，本方案中泥浆的制备根据定向钻导向孔、预扩孔、回拖不同的阶段对泥浆的不同要求进行配制，这样能够按照施工要求及时调整泥浆的性能指标，确保孔壁的稳定，以及泥浆的流动性。
12.本方案中钻导向孔阶段中的泥浆能够尽可能将孔内的泥沙携带出孔外，同时维持孔壁的稳定。
13.预扩孔阶段的泥浆具有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力。
14.回拖阶段的泥浆具有很好的护壁、携沙能力，同时还有很好的润滑能力，能够减少钻头的摩阻和扭矩。
15.优选的，作为一种改进，泥浆的性能指标如下：
16.泥浆的密度为1.02-1.25g/cm3,含沙量小于0.5％。
17.本方案中按照泥浆的性能指标范围进行调配泥浆，使泥浆符合使用要求。且在本方案中的性能指标下能够增强泥浆的性能，确保泥浆的流动性和悬浮性，提高回扩成孔的效果。在钻导向孔时按照地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，规定在不同的地质情况下选用不同的泥浆配方，充分提高泥浆的护壁能力。
18.优选的，作为一种改进，所述添加剂为烧碱或纯碱。
19.如此设置，能够改变膨润土内部的成分，让膨润土的ph值迅速提升，提高膨润土的性能。
20.优选的，作为一种改进，所述添加剂的含量为膨润土重量的2％。
21.如此设置既能够使添加剂发挥改善膨润土性能的作用，同时又能够避免加入的添加剂量过多会导致泥浆失水增大，不利于形成浆液。
22.优选的，作为一种改进，在钻导向孔阶段中的造斜段使用的泥浆中添加润滑剂。
23.如此设置，在造斜段使用的泥浆中添加润滑剂，能够降低土层的摩擦系数，从而可以防钻具粘卡。
24.优选的，作为一种改进，管道与孔壁环空间的间隙采用的泥浆为水泥粉煤灰浆。
25.本方案中将管道与孔壁环间隙内的泥浆置换为水泥粉煤灰浆液，可以最大限度的对管道与孔壁环间隙进行填充，增强孔壁的抗压能力，最大限度的降低钴孔的坍塌风险。
26.优选的，作为一种改进，水泥粉煤灰浆中水泥与粉煤灰浆的配比为1:10。
27.如此设置，粉煤灰浆的占比大于水泥的占比，能够增强孔壁的抗压能力。
28.优选的，作为一种改进，水泥粉煤灰浆中加入水稀释形成水泥粉煤灰浆液。
29.如此设置，能够使水泥粉煤灰浆被稀释呈浆液状，这样使得制备出的水泥粉煤灰浆液的流动性好，从而便于注入管道与孔壁环的间隙内，且便于均匀的填充在管道与孔壁环间隙内，增强孔壁的抗压能力。
30.优选的，作为一种改进，所述膨润土为预水化钠基膨润土。
31.本方案中的预水化钠基膨润土具有小而多的硅酸盐层，能够增强浆液的膨润性，从而提高浆液的流动性。
具体实施方式
32.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
33.实施例一
34.在实际定向钻穿越施工工艺过程中涉及到钻导向孔、扩孔、和管道回拖的工艺流程。
35.本实施例中导向孔护壁泥浆，泥浆按照重量份数计，其成份配比如下：包括70-75份的水、20-28份的膨润土、含量为膨润土重量2％的添加剂，按照定向钻中导向孔、预扩孔和回拖各阶段进行制备泥浆：
36.钻导向孔阶段的泥浆采用以下重量份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.2-0.4份的添加剂，0.1-0.3份的降滤失剂；
37.预扩孔阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.1-0.4份的降滤失剂；
38.回拖阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.2-0.4份降滤失剂，2-3份的润滑剂。
39.本实施例中作为一种优选的方式，导向孔护壁泥浆，泥浆按照重量份数计，其成份配比如下：包括70份的水、20份的膨润土、含量为膨润土重量2％的添加剂，按照定向钻中导向孔、预扩孔和回拖各阶段进行制备泥浆：
40.钻导向孔阶段的泥浆采用以下重量份数配比的原料：7份的膨润土，0.2份的添加剂，0.1份的降滤失剂；
41.预扩孔阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7份的膨润土，0.3份的提粘剂，0.1份的降滤失剂；
42.回拖阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7份的膨润土，0.3份的提粘剂，0.2份降滤失剂，2份的润滑剂。
43.泥浆性能参数如表1所示：
44.表1
[0045][0046]
制备泥浆时根据现场地质条件，制定泥浆性能参数，按照制定的泥浆性能参数，按照制定的泥浆性能参数，配制泥浆。本实施例中的泥浆的性能指标如下：泥浆的密度为1.02-1.25g/cm3,含沙量小于0.5％。
[0047]
本实施例中的添加剂为烧碱或纯碱，膨润土为预水化钠基膨润土。
[0048]
本实施例中以dn720的管为例，水平定向钻配合使用的钻杆直径为114mm，控向钻
头最终成孔直径约为160mm，故此根据本次定向钻穿越工程的地质情况，本次穿越施工计划采用6次预扩孔；第一级采用400mm扩孔器扩孔，第二级采用550mm扩孔器扩孔，第三级采用700mm扩孔器扩孔，第四级采用850mm扩孔器扩孔，第五级采用950mm扩孔器扩孔，第六级采用1080mm扩孔器扩孔，线回拖的环型空间达到1080mm。
[0049]
在实际配制泥浆的过程中根据不同的地质情况确定泥浆粘度值，本实施例中根据表2所示的参数进行选择确定：
[0050]
表2
[0051][0052]
在拉管施工工程中，泥浆是定向穿越中的关键因素，泥浆配制参数应符合规范和穿越场地地层实际情况，按照穿越泥浆工艺要求和地质情况编写配制泥浆方案，确定正确的混合次序，按照不同的地质层配制出符合要求的泥浆。在钻导向孔、扩孔和回拖过程中，根据地层实际情况配制泥浆，控制好泥浆各性能参数，不定期进行检测，按照施工要求及时调整泥浆性能指标。
[0053]
实施例二
[0054]
本实施例与实施例一的区别在于，导向孔护壁泥浆，泥浆按照重量份数计，其成份配比如下：包括75份的水、28份的膨润土、含量为膨润土重量2％的添加剂，按照定向钻中导向孔、预扩孔和回拖各阶段进行制备泥浆：
[0055]
钻导向孔阶段的泥浆采用以下重量份数配比的原料：8份的膨润土，0.4份的添加剂，0.3份的降滤失剂；
[0056]
预扩孔阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：8份的膨润土，0.5份的提粘剂，0.4份的降滤失剂；
[0057]
回拖阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：8份的膨润土，0.5份的提粘剂，0.4份降滤失剂，3份的润滑剂。
[0058]
实施例三
[0059]
与实施例一的区别在于：导向孔护壁泥浆，泥浆按照重量份数计，其成份配比如下：包括72份的水、25份的膨润土、含量为膨润土重量2％的添加剂，按照定向钻中导向孔、预扩孔和回拖各阶段进行制备泥浆：
[0060]
钻导向孔阶段的泥浆采用以下重量份数配比的原料：7.5份的膨润土，0.3份的添加剂，0.2份的降滤失剂；
[0061]
预扩孔阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7.5份的膨润土，0.4份的提粘剂，0.3份的降滤失剂；
[0062]
回拖阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7.5份的膨润土，0.4份的提粘剂，0.3份降滤失剂，2.5份的润滑剂。
[0063]
实施例四
[0064]
本实施例与实施例一的区别在于：在钻导向孔阶段中的造斜段使用的泥浆中添加润滑剂。钻导向孔的成功与否关键在于如何成功导向的问题，故此在钻导向孔时按照地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，规定在不同的地质情况下选用不同的泥浆配方，充分提高泥浆的护壁能力，在造斜段使用的泥浆中添加润滑剂，能够降低土层的摩擦系数，从而可以防钻具粘卡。
[0065]
实施例五
[0066]
本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中在管道与孔壁环空间的间隙采用的泥浆为水泥粉煤灰浆，水泥粉煤灰浆中水泥与粉煤灰浆的配比为1:10，且水泥粉煤灰浆中加入水稀释形成水泥粉煤灰浆液。
[0067]
本实施例中将管道与孔壁环间隙内的泥浆置换为水泥粉煤灰浆液，可以最大限度的对管道与孔壁环间隙进行填充，增强孔壁的抗压能力，最大限度的降低钴孔的坍塌风险。
[0068]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.导向孔护壁泥浆，其特征在于：泥浆的成分包括水、膨润土、添加剂，按照定向钻中导向孔、预扩孔和回拖各阶段进行制备泥浆：钻导向孔阶段的泥浆采用以下重量份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.2-0.4份的添加剂，0.1-0.3份的降滤失剂；预扩孔阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.2-0.4的降滤失剂；回拖阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.2-0.4份降滤失剂，2-3份的润滑剂。2.根据权利要求1所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：泥浆的性能指标如下：泥浆的密度为1.02-1.25g/cm3,含沙量小于0.5％。3.根据权利要求1所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：所述添加剂为烧碱或纯碱。4.根据权利要求3所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：所述添加剂的含量为膨润土重量的2％。5.根据权利要求1所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：在钻导向孔阶段中的造斜段使用的泥浆中添加润滑剂。6.根据权利要求1所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：管道与孔壁环空间的间隙采用的泥浆为水泥粉煤灰浆。7.根据权利要求6所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：水泥粉煤灰浆中水泥与粉煤灰浆的配比为1:10。8.根据权利要求7所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：水泥粉煤灰浆中加入水稀释形成水泥粉煤灰浆液。9.根据权利要求1-8任一项所述的导向孔护壁泥浆，其特征在于：所述膨润土为预水化钠基膨润土。

技术总结
本发明涉及钻进技术所用泥浆的技术领域，公开了导向孔护壁泥浆，导向孔护壁泥浆，泥浆的成分包括水、膨润土、添加剂，按照定向钻中导向孔、预扩孔和回拖各阶段进行制备泥浆：钻导向孔阶段的泥浆采用以下重量份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.2-0.4份的添加剂，0.3份的降滤失剂；预扩孔阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.4的降滤失剂；回拖阶段的泥浆采用以下份数配比的原料：7-8份的膨润土，0.3-0.5份的提粘剂，0.4份降滤失剂，2-3份的润滑剂。本发明能够避免成孔及扩孔困难、垮孔、卡钻等现象发生。卡钻等现象发生。


技术研发人员：冉兵 张伟 姜建国 刘璘俊 李洵
受保护的技术使用者：中铁八局集团有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8