【正文】 G174。 (天然鈉基膨潤土粒)成功穿越的訣竅選用合適的泥漿非開挖定向鉆技術 20091216 18:45:19 閱讀17 評論0 字號：大中小 摘 要 本文結(jié)合作者多年的實踐經(jīng)驗和工程事例，再次強調(diào)了合適的運用泥漿是HDD鉆孔過程成敗的關鍵。使用恰當設計的鉆液配方和合適的鉆液配置程序，將提高整個工程的效率，最終將節(jié)省工程費用。合適的泥漿配方和合理的鉆進工藝的標準，就是要在鉆具周圍形成一個用來容納回拖管線的通敞的孔洞。引用了國內(nèi)外專家的論述，更進一步的證實了泥漿在整個鉆進過程的重要。 關鍵詞 泥漿 泥餅 成孔 成功 鉆液(泥漿)是進行各種鉆孔施工包括水平定向穿越項目的關鍵技術，這個問題若擺在石油鉆井工業(yè)專家面前是不會產(chǎn)生爭論的，若詢問泥漿材料的供應商和水平導向鉆孔的大多數(shù)施工單位，他們會告訴你使用泥漿將使工程進行的順利和輕松、經(jīng)濟并取得高效。但總有些工程單位在進行鉆孔工程時不重視泥漿，或根本就不使用泥漿，他們在鉆進和回拖過程中只使用水來充當泥漿，他們認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，其實這是一種錯誤的觀念。下面就現(xiàn)場經(jīng)常遇到的幾種情況和問題，結(jié)合本人多年的實際經(jīng)驗進行分析，并借用國外泥漿專家的觀點進行點評，以便在施工時對照學習和提高： 我們知道水平導向鉆孔市場競爭是越來越激烈，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時也肯定能賺大錢。因為，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，其實泥漿材料的成本只占整個工程成本的1?5％之間。否則可能會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，若失去了相應的市場那就更不值得。 泥漿在工程中對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項目，同時，泥漿材料的工程消耗與占大頭的設備開支以及完成工程項目后的價值相比，相對成本并不高。 鉆液專家告訴我們：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，由于流動狀態(tài)的水不具有的相應的攜帶能力和護壁性能，而且它也會不停地向周圍巖層滲透所以就會導致鉆孔塌方或縮徑，反而會使回拖和旋轉(zhuǎn)壓力上升，并且造成對鉆桿和鉆具的過度磨損。所以再次提示：僅使用水會產(chǎn)生許多不利的因素，有時水的不利因素遠遠超過其有利因素，甚至會導致工程的失敗。例如：在一個工作現(xiàn)場，在鉆孔時用清水在粘土中鉆進，不用說問題是接踵而來。在導向孔打到大約100m鉆頭準備出土的時候，鉆桿幾乎被粘住了。因為，此時鉆機已經(jīng)達到最大旋轉(zhuǎn)壓力，而鉆桿幾乎不轉(zhuǎn)?；乩瓑毫σ策_到了最大，回抽一根鉆桿要花45min到1個小時的時間，當然，此時的機器絕對達到了能力極限，這些粘性的、膨脹了的泥土給設備造成了非常大的磨損和損害。在第二次打?qū)蚩讜r，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，然后進行鉆孔和回拖管道，整個過程中旋轉(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。 以上是一個不使用鉆液導致粘管的例子。美國Sun West泥漿公司的工程經(jīng)理White說：“這是一個主要問題。如果不使用任何鉆液來將鉆屑清除出鉆孔它們就會留在鉆孔中并擠滿鉆桿、回擴頭和回拖件周圍的空間，從而導致三者都被粘牢，這就是一個因不使用鉆液而導致粘管的事例。原因就是粘土遇水會膨脹并變得非常的粘，以至鉆桿不能轉(zhuǎn)動或抽出的典型工程”。還有一個場合，“就是在不使用膨潤土或其它添加劑的情況下在沙土中鉆進。沙土會變潮變松，使孔壁塌方或使整個孔壁緊貼在鉆頭或擴孔器的周圍。如果你的鉆具被粘牢且不能挖出，價值成千上萬的設備將會損失掉?！币韵戮褪且粋€典型的例子：在另一個現(xiàn)場，鉆孔時直接推進的力較大，旋轉(zhuǎn)鉆進時推力減小，停下來10min，再次鉆進時就不好鉆入，停下來20 min后，再想鉆進或抽回時都很困難，原因是鉆進到砂層，只使用水做鉆進液不能夠使鉆孔成型，鉆進的同時鉆孔也隨著塌方，所以，鉆進或抽回都十分困難，費了好多時間和材料才將鉆頭抽回，后來經(jīng)過使用泥漿材料，使泥漿具有相應的懸浮巖削的能力，鉆進和回拖管道都十分順利。 針對這類情況，美國捷高CETCO公司東南亞地區(qū)經(jīng)理Jim Piasecki認為，這些情況的原因都是因為“僅僅用水是不能懸浮切屑的，因為鉆液才具有穩(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，懸浮性將成為一個問題，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，都要使用膨潤土配制的泥漿，不能只使用水做鉆進液，只使用水的嚴重結(jié)果，是對鉆孔和你的泥漿泵系統(tǒng)的設備造成損害。對鉆孔的損壞的情況就如前述的在粘土和砂層中的鉆進，一邊鉆進一邊破壞原來的孔壁，使鉆孔難以進行或工程失敗。對泥漿系統(tǒng)的損壞，主要體現(xiàn)在機件的磨損上，泥漿具有一定的潤滑性，而水沒有潤滑性，通常說水是發(fā)澀的，不能夠提供摩擦副之間的潤滑膜，所以會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)驗的施工者都認為：使用恰當設計的鉆液配方和合適的鉆液配置程序，將提高整個工程的效率，最終將節(jié)省工程費用。我們都有體會：合適的泥漿配方和合理的鉆進工藝，對整個工程的順利是很重要的，關鍵是要在鉆具周圍形成一個用來容納回拖管線的通敞的孔洞，一定要依照地質(zhì)地層的實際情況，來配制泥漿，必要時還要加入相應性能的化學添加劑，沒有萬能的泥漿配方，同時要注意的是：添加劑一般都具有這樣和那樣的作用，選用時，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，有時副作用會致人于死地的，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，而在換了另一個地區(qū)后，還采用自己的“萬能”配方，結(jié)果第一次導向孔鉆孔到600m后，無法鉆進，只有抽回鉆桿重鉆，當?shù)诙卧巽@到500m后，又無法鉆進了，不得不再次抽回全部鉆桿，并請求我?guī)椭治鲈蚝吞峁┘夹g支持，經(jīng)過了解和分析當?shù)氐牡刭|(zhì)情況，指導他們改變了泥漿添加劑的組成和配方，結(jié)合所用鉆機的性能，調(diào)整泥漿的壓力和流量，以及鉆進的工藝參數(shù)，這次只用了不到30小時就完成了820m的導向孔的鉆進，拖管時也很順利。 以上是一些經(jīng)歷的工程事例和簡單分析，下面請聽有關專家的在這些方面的評說：美國捷高CETCO公司的Jim Piasecki說“鉆液是專門用來排除施工中的麻煩的。我們在竭力教會采購我們產(chǎn)品的施工人員，知道在什么時候應該使用哪一種鉆液和添加劑?！薄拔覀兿Ｍ┕と藛T能夠?qū)⒛酀{技術作為一種工具，來完成HDD的工程施工過程”。 美國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問題”，他說，“當一個項目進行得很糟時，為什么我們是首先求助的對象？為什么總是詢問鉆液混合是否有問題？難道是因為有特定的鉆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，才能夠使工程進行的順利并取得效益。 美國Wyo?Ben公司的工程師Pac Kelly對使用鉆液的評論是“恰當配制的鉆井液，并不一定意味著是很復雜的鉆液，關鍵是要適合地質(zhì)狀況，有時只使用高效的膨潤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)驗都證實：恰當?shù)氖褂勉@液是成功完成一個鉆進項目的關鍵因素，而且不使用鉆液的承包商所占比例也越來越小，所以，要重視對鉆進操作者的培訓，尤其對新的操作者的培訓更重要。 一定要牢記：保持泥漿的性能符合地質(zhì)要求，并使鉆液在流動時具有將更多的物質(zhì)帶出鉆孔的能力，而且在鉆液停止流動時，泥漿的凝膠懸浮力能夠支撐切屑，保證鉆孔中切屑不會堆積。所用泥漿要求能夠在孔的周圍形成濾餅通常稱為“泥餅”，形成的薄而堅韌的泥餅，將控制鉆液中的水分滲透到鉆進的土層中去，并維持鉆孔在一定的時間內(nèi)不塌方，直到將整個管道回拖完成。記住以上的專家建議和提示，就可以使你的工程進行的更順利并取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 18 / 18