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非開挖工程為什么要用膨潤(rùn)土泥漿

  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。

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