正反循环钻泥浆标准施工Word格式文档下载.docx

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含砂率是泥浆内所含砂和粘土颗粒体积比例。

泥浆含砂率大时，会减少粘度，增长沉淀，容易磨损泥浆泵和水管摇头、钻锥等钻具；

停钻时易导致埋钻、卡钻事故。

5）胶体率：

胶体率是泥浆静止后，其中呈悬浮状态粘土颗粒与水分离限度，以比例表达，胶体率高泥浆，粘土颗粒不易沉淀，悬浮钻渣能力高，否则反之。

故正循环回转钻进泥浆需要较高胶体率。

6）失水率：

失水率又叫失水量或渗入量，是泥浆在钻孔内受内外水头压力差作用在一定期间内渗入地层水量，以mL/30min为单位。

泥浆失水率越小，则它胶体率越大。

失水率小泥浆有助于巩固孔壁和保护基岩（特别是遇水软化泥质页岩）；

失水量过大泥浆，形成孔壁泥皮过厚而使钻孔直径缩小，在泥岩地层易导致其遇水软化，地层膨胀而坍孔。

故泥浆失水率越小越好。

7）酸碱度：

以pH值表达，pH值等于7时为中性泥浆，不大于7时为酸性，不不大于7时为碱性。

pH值普通以8～10为恰当，这时粘土颗粒可进行分散，水分子进入粘土内部使其膨胀，颗粒表面形成一层吸附性水化膜（又称束缚水），相称于增长了泥浆中固相成分，使失水率小，能较快形成薄而坚韧泥皮，因而这种泥浆固壁性能好。

水化膜还可制止粗土颗粒粘结在一起而沉淀，因而增长了泥浆稳定性和胶体率。

如pH过小时，失水率也会急剧上升；

若pH值过大，则泥浆滤液将渗入到孔壁粘土中，使孔壁表面软化，粘土颗粒之间凝聚力削弱，导致裂解而使孔壁坍塌。

（3）调制钻孔泥浆及通过循环净化泥浆重要性能指标可参照表7-33。

表7-33泥浆性能指标规定

钻孔

办法

地层

状况

泥浆性能指标

相对

密度

粘度（s）

含砂率（%）

胶体

率

（%）

失水量

（mL/30min）

泥皮厚

（mm/30min）

静切力

（Ps）

酸碱度

pH

正循环

普通地层

易坍地层

1.05～1.20

1.20～1.45

16～22

19～28

≤4

≥96

≤25

≤15

≤2

1.0～2.5

3～5

8～10

反循环

卵石层

1.02～1.06

1.06～1.10

1.10～1.15

16～20

18～28

20～35

≥95

≤20

≤3

1～2.5

注：

①地下水位高或其流速大时，指标取高限，反之取低限；

②地质较好、孔径或孔深较小时，指标取低限，反之取高限；

③在不适当坍塌粘性土层中，使用推钻、冲抓、反循环回转办法钻进时，可用清水提高水头（≥2m）维护护壁。

④对遇水膨胀或易坍塌地层如泥页岩等，其失水率应不大于（3mL～5mL）/30min；

⑤相对密度是泥浆密度宜4℃纯水密度之比。

3.2泥浆制备

1.材料种类

（1）粘土

普通可选塑性指数不不大于25，粒径不大于0.074mm颗粒含量不不大于50%粘性土制浆。

当缺少上述性能粘性土时，可用性能略差粘性土，并掺入30%塑性指数不不大于25粘土；

粘土以水化快、造浆能力强、粘度大膨润土或接近地表通过冻融粘土为好，但应尽量就地取材。

调制泥浆粘土应符合下列规定：

1）自然风干后，用手不易掰开捏碎；

2）干土破碎时，断面有坚硬尖锐棱角；

3）用刀切开时，切面光滑，颜色较深；

4）水浸湿后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm细长泥条，用手指揉捻，感觉砂粒不多。

浸水后能大量膨胀。

5）胶体率不低于95%。

6）含砂率不不不大于4%。

7）制浆能力不低于2.5L/kg。

（2）膨润土

膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种，前者质量较好，在钻孔泥浆中用量较大。

膨润土泥浆具备相对密度低、粘度好、含砂量少、失水率小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等长处。

普通用量为水8%，即8kg膨润土可掺100kg水。

对于粘质土地层，可减少到3%～5%，较差膨润土用量为水12%左右。

（3）解决剂

惯用解决剂分类和用途见下表。

惯用泥浆解决剂分类和用途

序号

种类

用途

1

分散剂

1分散黏土上颗粒，提高泥浆稳定性和黏土造浆率；

2防止盐分或水泥对泥浆污染，使已被污染泥浆再生；

3改进泥浆突变性能；

4增强防止槽孔坍塌能力

2

增粘剂

1防止盐分或水泥对泥浆污染；

2提高泥浆黏度，增强防止槽孔坍塌能力；

3提高成孔效率

3

加重剂

增大泥浆重度，防止槽孔坍塌

4

防漏剂

减少泥浆流动性，防止或减少泥浆漏失

1）分散剂：

可以提高泥浆中黏土颗粒负电荷，置换有害离子或使其惰性化，从而起到提髙黏土颗粒吸附水分子能力、增长水化膜厚度、分散黏土颗粒、保持泥浆稳定性作用。

除钠质膨润土泥浆外，新制泥浆普通都需加分散剂，否则泥浆稳定性和黏度都难以满足规定。

分散剂还可以使因受钙离子等阳离子污染而性质变坏泥浆再生。

分散剂有如下几类：

①FCI：

又称铁铬木质素磺酸盐，为分散剂，可改进混杂有土、粉砂、混凝上及盐分等而使稳定液变质性能，可使钻渣颗粒汇集而加速沉淀，既达到重复使用目又具备高质量性能。

②硝基腐殖酸钠盐（简称煤碱剂）。

它是由褐煤中提炼出来腐殖酸用硝酸和氢氧化钠解决后东西，其作用与FCI相似。

它具备很强吸附能力，在粘土颗粒表面形成构造性溶剂水化膜，制止自由水渗入，使失水量减少，但粘度增长。

若掺入量少可使粘度不上升，具备某些稀释作用。

③碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱。

它作用可使pH值增大，使粘土颗粒进行分散，粘粒表面负电荷增长，为粘土吸取外界正离子颗粒提供了条件，可增长水化膜厚度，提高泥浆胶体率和稳定性，减少失水率。

2）增黏剂：

增黏剂可以增长泥浆黏度和屈服值，改进泥浆胶体性质，减少失水量，提高对钻渣悬浮能力和固壁效果，并能防止水泥和盐分污染。

惯用增黏剂有如下几类：

①CMC，即羧甲基纤维素。

具备使地基土表而形成薄膜而使之强化和减少失水率作用。

②PHP，即聚丙烯酰胺絮凝剂。

它作用是使泥浆中钻渣能成为不分散絮凝状态，因而泥浆循环到井孔外泥浆池中时，易于被清除出去，从而使泥浆能保持不分散低固相、低相对密度、低粘度优良性能。

3）加重剂：

加重剂，用以增长泥浆相对密度。

它们是：

①重晶石，即硫酸钡；

②方铅矿；

③珍珠岩；

④石灰石等。

4）防漏剂：

防漏剂作用是堵塞地层中大孔隙和渗漏通道，防止泥浆大量漏失。

惯用防漏剂有水泥、黏土、水玻璃（硅酸钠）、珍珠岩、纸屑、纤维、锯末、稻草等。

水玻璃普通呈黏稠状半透明水溶液，其浓度用玻美度°

Be′表达。

玻美度与密度ρ关系为：

（7-28）

水玻璃中氧化钠与二氧化硅克分子比值称水玻璃模数，施工用水玻璃模数普通为2.0～3.2，模数低水玻璃化学活性、可溶性和相对密度均较大。

2.泥浆调制

（1）制备原则

1）应依照地基条件和施工办法来拟定泥浆制备方案。

2）泥浆原材料、配合比和配制办法应通过实验拟定。

3）在泥浆性能满足使用规定前提下，应尽量选取成本低、效率高且便于管理制备方案。

（2）制备环节

1）调查分析地基和施工条件，掌握易塌地层特性和施工对泥浆规定。

2）调查料源（料场），选定泥浆材料和外加剂。

3）针对上述条件，拟定泥浆黏度、密度等基本性能指标。

4）拟定泥浆基本配合比。

5）进行配制实验，调节配合比。

6）进行制浆工艺实验，拟定配料限度、搅拌办法和搅拌时间。

7）拌制并储存施工用泥浆。

3.泥浆配制

（1）黏土泥浆配制

1）拟定单位体积泥浆用土量

在拟定了泥浆密度后，可按下式计算单位体积泥浆黏土用量：

（6.2-4）

式中：

m——配制泥浆所需黏土质量（t）；

ρc——黏土密度（t/m3）；

ρs——所配制泥浆密度（t/m3）；

ρw——水密度（t/m3）。

2）拌制黏土泥浆

当前拌制黏土泥浆大多仍用2m3或4m3卧轴式搅拌机，实际搅拌体积普通不大于额定容积，搅拌顺序是：

①向搅拌机内注入定量水，加水量应扣除土中含水率；

加水宜采用自动化计量办法，以保证加水精确。

②开动搅拌机，向机内投放定量黏土，并同步加入定量碳酸盐钠。

③搅拌30min左右后，取样测试泥浆黏度。

④继续搅拌，并每隔5min测试一次泥浆粘度，若两次测量数值不变，则泥浆制成。

据此来拟定后来泥浆搅拌时间，搅拌好泥浆需通过一种0.77mm筛网放入储浆池中。

（2）膨润土泥浆拌制

1）使用膨润土配制泥浆时，必要使用高速搅拌机进行搅拌，搅拌时间普通可控制在4～5min，这是由于膨润土分散至98%所需时间为4min，全某些散需要9min。

2）对于使用前要放置较长时间泥浆，搅拌时间为4min左右；

对于搅拌好之后及时就用泥浆，搅拌时间普通为7min。

3）膨润土水化溶胀有一种过程，普通膨润土与水混合后3h可达70%以上溶胀，可供最低规定工程施工使用，通过1d时间之后，可以达到完全溶胀。

经搅拌后膨润土泥浆在储浆池中放置5h后，其性能可基本达到预期指标，为了发挥泥浆功能，最佳是泥浆充分溶胀后再使用。

4）在泥浆中加入CMC时，需一点一点点往泥浆中掺加其粉末。

也可事先用清水溶解CMC成1%～3%溶液，然后再掺入泥浆中搅拌，就会很容易混合在一起。

且CMC溶液也许会妨碍膨润土溶解，因此要在膨润土之后加入。

4.泥浆储存

（1）新制泥浆普通储存在用用浆砌块筑成泥浆池中，受场地限制时，也可储存在高度较大钢制泥浆罐中。

（2）整个泥浆池需分割成3～4个不同用途泥浆池，并至少要有2个用于倒换存储新制泥浆，以满足泥浆溶胀规定；

此外，还应有单独浆池存储清孔用泥浆和回收泥浆。

（4）为了防止浆池内泥浆沉淀，应在浆池底部布置风管，经惯用压缩空气搅动浆池内泥浆，也可用泥浆泵循环浆池内泥浆。

3.3泥浆性能测定

（此处仪器可上图）

1.相对密度（ρ）测定

（1）可采用HB-1型相对密度计测定。

（2）将要量测泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出泥浆，然后置于支架上。

（3）移动游码，使杠杆呈水平状态（即气泡处在中央），读出游码左侧所示刻度，即为泥浆相对密度。

（4）若无以上仪器，可用一口杯先称其质量设为m1，在装清水称其质量设为m2，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出泥浆，称其质量设为m3，则ρx=（m3-m1）/（m2-m1）。

2.粘度η测定

（1）用原则漏斗粘度计测定。

（2）用两端开口量杯分别量取200mL和500mL泥浆。

（3）通过滤网滤去大砂粒后，将700mL泥浆注入漏斗。

（4）使泥浆从漏斗流出，流满500mL量杯所需时间（s），即为所测泥浆粘度。

3.含砂率测定

（1）釆用HA-1型含砂率计测定。

（2）把调制好泥浆50mL倒进含砂率计。

（3）然后再倒450mL清水，将仪器口塞紧，摇动1min，使泥浆与水混合均匀。

（4）再将仪器竖直静放3min，仪器下端沉淀物体积（由仪器上刻度读出〉乘2就是含砂率（%）。

（有一种大型含砂率汁，容积是1000mL，从刻度读出数不乘2即为含砂率）。

4.胶体率测定

（1）将100mL泥浆放入干净量杯中，用玻璃板盖上，静置24h。

（2）量杯上部泥浆也许澄清为透明水，量杯底部也许有沉淀物。

以100－（水＋沉淀物）体积即等于胶体率。

5.失水量和泥皮厚度测定

（1）用一张120mm×

120mm滤纸，置于水平玻璃板上，中央画始终径30mm圆圈。

（2）将2mL泥浆滴于圆圈中心，30min后，量算湿润圆圈平均半径减去泥浆坍平成为泥饼平均半径（mm）即失水量。

（3）算出成果（mm）值代表失水量，单位：

mL/min。

（4）在滤纸上量出泥饼厚度（mm）即为泥皮厚。

泥皮愈平坦、愈薄，则泥浆质量愈高，也可采用HS-1型失水仪及泥皮厚度测试仪。

3.4泥浆使用

在成孔和清孔换浆时，必要依托泥浆将钻渣带出孔外，依照成孔和清孔方式不同，泥浆使用大体可分为静止和循环两种方式。

循环方式按孔内泥浆流动方向又可分为正循环和反循环；

其中，反循环按抽吸孔底泥浆设备和原理不同，又可分为泵吸反循环、气举反循环和射流反循环三种工作方式。

1.静止方式

静止方式是指在出渣过程中泥浆自身并不流动，孔底含渣泥浆被成孔工具一起提出孔外，随着孔深增长和泥浆消耗，不断向孔内补充新鲜泥浆工作方式。

排出泥浆普通不作净化解决和重复使用。

冲击钻机成孔、抽砂筒出渣均属于泥浆静止工作方式。

2.循环方式

（1）循环方式是指在成孔过程中，依托不断循环流动泥浆将孔底钻渣携出孔外，并随着孔深增长不断向孔内补充新鲜泥浆工作方式。

返回含渣泥浆普通通过净化解决后重复使用“通过钻杆或送浆管把泥浆压送到孔底，含渣泥浆在管外上升.把钻渣带出地面工作方式称正循环：

泥浆从排渣管外流入槽内，孔底含渣泥浆通过排渣管被抽吸到地面上来工作方式称反循环。

（2）泥浆携渣能力和排渣效率除与泥浆自身性质关于外，还与泥浆流速关于：

流速越大，携带渣土粒径越大。

由于反循环是通过排渣管排渣，其过流面积远不大于管外桩孔，故其排渣流速和排渣能力比正循环要大得多。

（3）反循环方式选取应符合下列规定：

1）泵吸反循环在孔深较小时效率较高，合用钻孔深度普通在50rn以内。

2）气举反循环在孔深较大时效率较高，合用深度普通在30m以上。

3）射流反循环效率较低，普通很少采用。