非開挖工程為什么要用膨潤(rùn)土泥漿

　　本文結(jié)合作者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和工程事例，再次強(qiáng)調(diào)了合適的運(yùn)用泥漿是HDD鉆孔過程成敗的關(guān)鍵。使用恰當(dāng)設(shè)計(jì)的鉆液配方和合適的鉆液配置程序，將提高整個(gè)工程的效率，最終將節(jié)省工程費(fèi)用。合適的泥漿配方和合理的鉆進(jìn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)，就是要在鉆具周圍形成一個(gè)用來容納回拖管線的通敞的孔洞。引用了國(guó)內(nèi)外專家的論述，更進(jìn)一步的證實(shí)了泥漿在整個(gè)鉆進(jìn)過程的重要。

　　重要性：泥漿是進(jìn)行各種鉆孔施工包括水平定向穿越項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)，這個(gè)問題若擺在石油鉆井工業(yè)專家面前是不會(huì)產(chǎn)生爭(zhēng)論的，若詢問泥漿材料的供應(yīng)商和水平導(dǎo)向鉆孔的大多數(shù)施工單位，他們會(huì)告訴你使用泥漿將使工程進(jìn)行的順利和輕松、經(jīng)濟(jì)并取得高效。但總有些工程單位在進(jìn)行鉆孔工程時(shí)不重視泥漿，或根本就不使用泥漿，他們?cè)阢@進(jìn)和回拖過程中只使用水來充當(dāng)泥漿，他們認(rèn)為水比較便宜又方便提取，還可以增加在巖層中的切削速度，其實(shí)這是一種錯(cuò)誤的觀念。

　　關(guān)于成本：我們知道水平導(dǎo)向鉆孔市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是越來越激烈，但若能夠使用合適泥漿的操作者，即使在困難的地質(zhì)條件和較低的合同價(jià)時(shí)也肯定能賺大錢。因?yàn)?，具體的土壤條件將決定你使用的泥漿的具體成分和構(gòu)成，不要舍不得把錢花在泥漿材料的投入上，其實(shí)泥漿材料的成本只占整個(gè)工程成本的1?5％之間。否則可能會(huì)在工程中花更多的錢去處理鉆孔中的事故或?qū)е鹿こ淌?，造成的損失將大大超過泥漿材料的投入，若失去了相應(yīng)的市場(chǎng)那就更不值得。

　　泥漿在工程中對(duì)提高總體的切削速度和懸浮鉆削起著重要的作用，只有使用適合地質(zhì)條件的泥漿，才能夠確保操作者快速順利的完成一個(gè)項(xiàng)目，同時(shí)，泥漿材料的工程消耗與占大頭的設(shè)備開支以及完成工程項(xiàng)目后的價(jià)值相比，相對(duì)成本并不高。

　　下面就現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇到的幾種情況和問題，結(jié)合本人多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，并借用國(guó)外泥漿專家的觀點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，以便在施工時(shí)對(duì)照學(xué)習(xí)和提高：

　　鉆液（泥漿）專家告訴我們：通常所說的使用合適的泥漿，必須是符合地質(zhì)條件的淡水和泥漿材料的混合物，而不只是清水，由于流動(dòng)狀態(tài)的水不具有的相應(yīng)的攜帶能力和護(hù)壁性能，而且它也會(huì)不停地向周圍巖層滲透所以就會(huì)導(dǎo)致鉆孔塌方或縮徑，反而會(huì)使回拖和旋轉(zhuǎn)壓力上升，并且造成對(duì)鉆桿和鉆具的過度磨損。所以再次提示：僅使用水會(huì)產(chǎn)生許多不利的因素，有時(shí)水的不利因素遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其有利因素，甚至?xí)?dǎo)致工程的失敗。例如：在一個(gè)工作現(xiàn)場(chǎng)，在鉆孔時(shí)用清水在粘土中鉆進(jìn)，不用說問題是接踵而來。在導(dǎo)向孔打到大約100m鉆頭準(zhǔn)備出土的時(shí)候，鉆桿幾乎被粘住了。因?yàn)椋藭r(shí)鉆機(jī)已經(jīng)達(dá)到最大旋轉(zhuǎn)壓力，而鉆桿幾乎不轉(zhuǎn)?；乩瓑毫σ策_(dá)到了最大，回抽一根鉆桿要花45min到1個(gè)小時(shí)的時(shí)間，當(dāng)然，此時(shí)的機(jī)器絕對(duì)達(dá)到了能力極限，這些粘性的、膨脹了的泥土給設(shè)備造成了非常大的磨損和損害。在第二次打?qū)蚩讜r(shí)，根據(jù)地質(zhì)情況，采取了合適的泥漿配方，調(diào)整了泥漿性能，然后進(jìn)行鉆孔和回拖管道，整個(gè)過程中旋轉(zhuǎn)壓力只有最大值的1/3?1/4，并且輕而易舉地拖回了管道。

　　以上是一個(gè)不使用鉆液導(dǎo)致粘管的例子。美國(guó)Sun West泥漿公司的工程經(jīng)理White說："這是一個(gè)主要問題。如果不使用任何鉆液來將鉆屑清除出鉆孔它們就會(huì)留在鉆孔中并擠滿鉆桿、回?cái)U(kuò)頭和回拖件周圍的空間，從而導(dǎo)致三者都被粘牢，這就是一個(gè)因不使用鉆液而導(dǎo)致粘管的事例。原因就是粘土遇水會(huì)膨脹并變得非常的粘，以至鉆桿不能轉(zhuǎn)動(dòng)或抽出的典型工程"。還有一個(gè)場(chǎng)合，"就是在不使用膨潤(rùn)土或其它添加劑的情況下在沙土中鉆進(jìn)。沙土?xí)兂弊兯?，使孔壁塌方或使整個(gè)孔壁緊貼在鉆頭或擴(kuò)孔器的周圍。如果你的鉆具被粘牢且不能挖出，價(jià)值成千上萬的設(shè)備將會(huì)損失掉。"以下就是一個(gè)典型的例子：在另一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，鉆孔時(shí)直接推進(jìn)的力較大，旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)推力減小，停下來10min，再次鉆進(jìn)時(shí)就不好鉆入，停下來20 min后，再想鉆進(jìn)或抽回時(shí)都很困難，原因是鉆進(jìn)到砂層，只使用水做鉆進(jìn)液不能夠使鉆孔成型，鉆進(jìn)的同時(shí)鉆孔也隨著塌方，所以，鉆進(jìn)或抽回都十分困難，費(fèi)了好多時(shí)間和材料才將鉆頭抽回，后來經(jīng)過使用泥漿材料，使泥漿具有相應(yīng)的懸浮巖削的能力，鉆進(jìn)和回拖管道都十分順利。

　　針對(duì)這類情況，這些情況的原因都是因?yàn)?僅僅用水是不能懸浮切屑的，因?yàn)殂@液才具有穩(wěn)定鉆孔，懸浮并將切屑帶至孔外的作用，所以，不使用鉆液鉆孔時(shí)，懸浮性將成為一個(gè)問題，它將使鉆削留在孔中，從而造成埋鉆和鉆液損失"。

　　還要注意：無論什么情況下，都要使用膨潤(rùn)土配制的泥漿，不能只使用水做鉆進(jìn)液，只使用水的嚴(yán)重結(jié)果，是對(duì)鉆孔和你的泥漿泵系統(tǒng)的設(shè)備造成損害。對(duì)鉆孔的損壞的情況就如前述的在粘土和砂層中的鉆進(jìn)，一邊鉆進(jìn)一邊破壞原來的孔壁，使鉆孔難以進(jìn)行或工程失敗。對(duì)泥漿系統(tǒng)的損壞，主要體現(xiàn)在機(jī)件的磨損上，泥漿具有一定的潤(rùn)滑性，而水沒有潤(rùn)滑性，通常說水是發(fā)澀的，不能夠提供摩擦副之間的潤(rùn)滑膜，所以會(huì)造成泥漿泵柱塞和缸套和泥漿管路的磨損。所以，要求施工時(shí)一定要取用干凈的淡水，不能夠含有雜草，尤其注意不要將河底的沙子一并抽入泥漿罐中，以免造成泥漿系統(tǒng)的過度磨損。

　　泥漿專家和有經(jīng)驗(yàn)的施工者都認(rèn)為：使用恰當(dāng)設(shè)計(jì)的鉆液配方和合適的鉆液配置程序，將提高整個(gè)工程的效率，最終將節(jié)省工程費(fèi)用。我們都有體會(huì)：合適的泥漿配方和合理的鉆進(jìn)工藝，對(duì)整個(gè)工程的順利是很重要的，關(guān)鍵是要在鉆具周圍形成一個(gè)用來容納回拖管線的通敞的孔洞，一定要依照地質(zhì)地層的實(shí)際情況，來配制泥漿，必要時(shí)還要加入相應(yīng)性能的化學(xué)添加劑，沒有萬能的泥漿配方，同時(shí)要注意的是：添加劑一般都具有這樣和那樣的作用，選用時(shí)，要根據(jù)具體的情況來決定添加比例，不是越多越好，就像再好的藥都有副作用那樣，有時(shí)副作用會(huì)致人于死地的，泥漿添加劑也一樣。

　　例如：有一家穿越公司，每次都采用同樣的幾種添加劑，用在一般粘土或亞粘土等普通地質(zhì)鉆孔工程，各種材料的比例和加入量基本不變，在幾次工程中沒有出現(xiàn)什么情況，而在換了另一個(gè)地區(qū)后，還采用自己的配方，結(jié)果第一次導(dǎo)向孔鉆孔到600m后，無法鉆進(jìn)，只有抽回鉆桿重鉆，當(dāng)?shù)诙卧巽@到500m后，又無法鉆進(jìn)了，不得不再次抽回全部鉆桿，并請(qǐng)求我?guī)椭治鲈蚝吞峁┘夹g(shù)支持，經(jīng)過了解和分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，指導(dǎo)他們改變了泥漿添加劑的組成和配方，結(jié)合所用鉆機(jī)的性能，調(diào)整泥漿的壓力和流量，以及鉆進(jìn)的工藝參數(shù)，這次只用了不到30小時(shí)就完成了820m的導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)，拖管時(shí)也很順利。

　　以上是一些經(jīng)歷的工程事例和簡(jiǎn)單分析，下面請(qǐng)聽有關(guān)專家的在這些方面的評(píng)說： "鉆液是專門用來排除施工中的麻煩的。我們?cè)诮吡虝?huì)采購(gòu)我們產(chǎn)品的施工人員，知道在什么時(shí)候應(yīng)該使用哪一種鉆液和添加劑。""我們希望施工人員能夠?qū)⒛酀{技術(shù)作為一種工具，來完成HDD的工程施工過程"。

　　美國(guó)Bariod公司的Frank Canon這樣回答了鉆液的重要性問題，"讓我們用一些其它問題來回答這個(gè)問題"，他說，"當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行得很糟時(shí)，為什么我們是首先求助的對(duì)象？為什么總是詢問鉆液混合是否有問題？難道是因?yàn)橛刑囟ǖ你@液用于控制特定的土壤嗎？"。只能這樣理解：只有使用合適的泥漿，才能夠使工程進(jìn)行的順利并取得效益。

　　美國(guó)Wyo?Ben公司的工程師Pac Kelly對(duì)使用鉆液的評(píng)論是"恰當(dāng)配制的鉆井液，并不一定意味著是很復(fù)雜的鉆液，關(guān)鍵是要適合地質(zhì)狀況，有時(shí)只使用高效的膨潤(rùn)土和一種或幾種聚合物的混合物，通過改變數(shù)量就可以處理許多不同土壤的鉆孔，掌握原則和靈活處理，你一定能成功。"

　　總之，泥漿(鉆液)專家和我們的經(jīng)驗(yàn)都證實(shí)：恰當(dāng)?shù)氖褂勉@液是成功完成一個(gè)鉆進(jìn)項(xiàng)目的關(guān)鍵因素，而且不使用鉆液的承包商所占比例也越來越小，所以，要重視對(duì)鉆進(jìn)操作者的培訓(xùn)，尤其對(duì)新的操作者的培訓(xùn)更重要。

　　一定要牢記：保持泥漿的性能符合地質(zhì)要求，并使鉆液在流動(dòng)時(shí)具有將更多的物質(zhì)帶出鉆孔的能力，而且在鉆液停止流動(dòng)時(shí)，泥漿的凝膠懸浮力能夠支撐切屑，保證鉆孔中切屑不會(huì)堆積。所用泥漿要求能夠在孔的周圍形成濾餅通常稱為"泥餅"，形成的薄而堅(jiān)韌的泥餅，將控制鉆液中的水分滲透到鉆進(jìn)的土層中去，并維持鉆孔在一定的時(shí)間內(nèi)不塌方，直到將整個(gè)管道回拖完成。記住以上的專家建議和提示，就可以使你的工程進(jìn)行的更順利并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。