1）物理性质膨润土一般为白,淡黄,因其含铁量不同又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等。膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。2）化学组成膨润土的主要化学组分是二氧化硅(SiO2),三氧化二铝(Al2O3)和水（H2O）。氧化铁和氧化镁含量有时也较高,钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。膨润土中的Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。3）理化性能膨润土具有极强的吸湿性，吸水后膨胀，膨胀数可达30倍。在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力。对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于它的重量，具有表面活性的酸性漂白土能吸附有物质。膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。主要表现在：吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大；阳离子交换量高；在水介质中分散性好，胶质价高；它的胶体悬浮液触变性、粘度、 润滑性好，PH值高；热稳定性好；有较高的可塑性和较强的粘结性；热湿拉强度和干压强度高。所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。2 泥浆的检验方法测量泥浆密度的仪器目前用得最多的是密度秤。测量时，将泥浆装满于泥浆杯中，加盖后使多余的泥浆从杯盖中心孔溢出。擦干泥浆杯表面后，将杠杆放在支架上（主刀口坐在主刀垫上）。移动游码，使杠杆成水平状态（水平泡位于中央）。读出游码左侧的刻度，即为泥浆的密度值。测量泥浆密度前，先用清水对仪器进行校正。如读数不在1.0处，可用增减装在杠杆右端小盒中的金属颗粒来调节。泥浆的密度是指泥浆的重量与规定体积水的重量之比。施工中现场测定的泥浆密度的大小主要取决于泥浆中造浆粘土重量和钻屑重量之和。在有外加剂等其他物质加入的时候，外加剂等的重量也须计入。3 万利达电视电脑一体机
泥浆在不同地质条件下的应用及其影响在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中钻进，由于颗粒之间缺乏胶结，钻进时孔壁很容易坍塌，故成孔的难度很大。对于这类地层用泥浆护壁，解决问题的关键是增加孔壁颗粒之间的胶结力。粘性较大的泥浆适当渗入孔壁地层中，可以明显增强砂、砾之间的胶结力， 以此使孔壁的稳定性增强。提高泥浆粘度，主要通过使用高分散度泥浆（细分散泥浆）、增加泥浆中的粘土含量、加入有机或无机增粘剂等措施来实现。细分散泥浆是含盐量小于1%，含钙量小于120ppm，不含抑制性高聚物的分散型泥浆。其组成除粘土、Na2CO3和水外，为了满足钻孔需要，往往加有提粘剂、降失水剂和防絮凝剂（稀释剂）。依所加处理剂的不同，可有不同种类，如钠羧甲基纤维素泥浆、铁铬盐泥浆、木质素磺酸盐泥浆和腐植酸泥浆等。用较高粘度的细分散泥浆在砂、砾层中钻进的成功工程很多，包括在流砂地层中钻进。
3.1泥浆对钻速的影响
随着泥浆密度的增加，钻速下降，特别是泥浆密度大于1.06～1.10 g/cm3时，钻速下降尤为明显。泥浆的密度相同，粘度愈高则钻速愈低。
3.2 泥浆中含砂量对钻进的影响
泥浆中的岩屑含量会给钻进造成很大的危害。使孔内净化不好而引起下钻阻卡，而且可能引起抽吸，压力激动等，造成漏失或井塌。砂的含量高，孔内沉淀厚。造成孔壁水化崩塌，而且易引起泥皮脱落造成孔内事故。同时泥沙含量高，对管材、钻头、水泵缸套、活塞拉杆磨损大，使用寿命短。因此，在保证地层压力平衡的前提下，应尽量降低泥浆密度
和含砂量。
3.3在软土地层中泥浆的密度
在软土地层中，泥浆密度过小或钻进速度过快，都将导致塌孔现象。通常在此土层中泥浆密度保持到1.25g/cm3会更好。
4 常见泥浆的配方实例
工程中泥浆种类繁多，但根据其化学成分可归类为以下几种，其配比方法如下：
4.1 Na-CMC（钠羧甲基纤维素）泥浆
该泥浆为最普通的提粘型泥浆，Na-CMC起进一步提粘和降失水作用。配方为：优质造浆粘土150～200g，水1000ml，纯碱5～10Kg，Na-CMC6kg左右。泥浆性能为：密度辐照杀菌设备1.07～1.1 g/cm3，粘度25～35s，失水量小于12ml/30min，pH值约9.5。
4.2 铁铬盐-Na-CMC泥浆
该泥浆提粘且稳定性较强，铁铬盐起防絮凝（稀释）作用。配方为：粘土200g，水1000ml，纯碱液50%浓度加量约20%，铁铬盐溶液浓度20%加量0.5%，Na-CMC 0.1%。泥浆性能为：密度1.10 g/cm3，粘度25s，失水量12ml/30min，pH值9。
4.3 木质素磺酸盐泥浆
木质素磺酸盐取材于亚硫酸纸浆废液，一般与煤碱剂配合使用，在提粘的基础上解决泥浆的防絮凝和降失水。配方为1m3泥浆用粘土100～200kg，亚硫酸纸浆废液30～40kg，煤碱剂10～20kg，NaOH5～10kg，消泡剂5～10kg，水900～1000L。泥浆性能为：密度1.06～1.20 g/cm3，漏斗粘度18～40s，失水量5～10ml/30min，在钻进过程中为进一步降失水可升加0.1～0.3kg Na-CMC。
4.4 腐植酸泥浆
腐植酸泥浆是用煤碱剂或腐植酸钠做稳定剂的，它可以与其他处理剂如Na-CMC等配合使用，制备腐植酸泥浆的配方是1m3泥浆中加150～200kg煤碱剂(干量)，3～5kgNa2CO3，900～1000L水。泥浆性能：密度1.03～1.20 g/cm3，失水量4～10ml/30min，pH值9。
5 结语
在水平钻进施工过程中，正确适当的泥浆的配置对穿越起决定性作用。而选用不同密度的泥浆要视具体地质情况而定。
| 配方二 | 大卵石或岩石 | 一立方米水添加剂加入量： |
1. 混合45 – 50 公斤 （2 - 3夹具体包）QUIK-GEL（很好地搅拌） 2. 加入3.0 公斤PAC-HV或PAC-LV（缓慢加入） 3. 加入3 – 4 公斤BARAZAN D（缓慢加入） 4. 加入25公斤N-SEAL（2包） 5. 继续搅拌15 – 30分钟 6. （备选）加入12公斤DIAMOND SEAL（3桶）矿石运输车 |
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HDD用泥浆配方--粘土地质
非开挖定向钻技术 2009-12-16 18:38:36 阅读37 评论0 字号：大中小
泥浆配方是要以正确鉴定我们钻进的土壤地层为基础的。只有在了解了土壤地层的特点后，我们才能正确配制出合适的泥浆。比如，若是在沙地和卵砾石层中钻进，就必须要用膨润土泥浆；若是在粘土和页岩中钻进，我们应该添加聚丙烯酰胺（PHPA）在泥浆中。针对不同的土壤和地层，所用的泥浆原料和添加剂都是很有讲究的。比如在沙地中，如果有卵石或者砾石层，我们就要考虑是否要添加胶凝强度促进剂来增加泥浆悬浮能力，促进排屑。如果是在极度干燥或是多孔而易渗水的地层，就需要多加些降失水剂的聚合物来加强泥壁。
我国的地表土壤分布状况，按地层特点、结构及土壤可简单分为下列几大类：
a.粘土地质 b.砂质地质 c.卵砾石层
下面介绍基本的几种HDD泥浆配置方法（产品为BAROID品牌）。
（1） 粘土地质的泥浆性能要求及组成
A. 粘土地质的地质特点： | 粗土、地质结构松散，砂、冲积砂土层、种植土、回填土等、粉砂土及淤泥。细土地质构造较硬，吸水教强，其中黄泥岩、褐泥岩最具有代表性。 |
B. 其主要特点： | 成孔性好，可钻性好，钻具在土中旋转推进、造斜和出土都能比较好的成孔，不易坍塌，是相对比较适合穿越的地层。但是粘土遇水容易膨胀并使钻头粘结和卡钻，增大扭矩，甚至堵塞钻头水眼憋泵的现象。 |
C. 泥浆性能要求： | 中低粘度，增强泥浆流变性，抑制粘土反应，提高润滑性，减少泥饼圈和钻头包泥现象。 |
D. 泥浆配方组成： 水 纯碱 膨润土 - BORE-GEL® 孔壁稳定剂 – EZ-MUD® 表面活性剂 - PENTROL® | 配方一 | 低塑性粘土 | 一立方米水添加剂加入量： |
1. 混合45 公斤 BORE-GEL（很好地搅拌） 2. 继续搅拌15 – 30分钟 |
配方二 | 高塑性粘土 | 一立方米水添加剂加入量： |
1. 混合45 公斤 BORE-GEL（很好地搅拌） 2. 加入1升EZ-MUD（缓慢加入） 3. 加入3.8升PENETROL（缓慢加入） 4. 继续搅拌15 – 30分钟 |
配方三 | 高塑性粘土 | 鼠标垫制作 一立方米水添加剂加入量： |
1. 混合0.9 公斤 POLYBORE（很好地搅拌） 2. 加入3.8升PENETROL（缓慢加入） 3. 继续搅拌15 – 30分钟 |
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理想HDD泥浆应具备的特性和HDD专用泥浆的组成
非开挖定向钻技术 2009-12-16 18:47:02 阅读18 评论0 字号：大中小
1 理想的HDD用泥浆应具备的特性
理想的HDD用泥浆应具备下列特性：
（1） 粘度适中
（2） 胶凝强度高
（3） 泥浆密度（比重）低
（4） 滤失量低，滤饼薄且坚韧、光滑
（5） 含砂量低
（6） 摩擦系数低，润滑性能好
（7） 剪切稀释性好
下面就以上特性，详细说明为何这些特性是理想HDD用泥浆需要具备的特性。
（1）粘度适中
水平定向钻中粘度的测量具有重要的意义，其重要性比在竖井钻进中要大。但是在水平定向钻中，并不是粘度越高越好，粘度要适中。与胶凝强度及滤失性相比，后两者要更为重要。由于粘度就是流体的流动阻力，所以在水平钻定向钻中粘度的重要意义就是保持一定的钻液的流动性。粘度太高容易导致以下几点：-
① 会降低泥浆泵的效率（粘度愈高，需要愈高压力的泵才能保持泥浆的循环流动。）
② 过浓的泥浆流动性差，会造成钻孔内压力过高
③ 导致路面破裂或隆起，导致泥浆流失到路面而造成环境污染和交通不便。
④ 因特殊阻塞造成钻杆卡弹
⑤ 减低钻掘速度
基于上述原因，我们首先要考虑胶凝强度、凝胶生成量以及滤失控制，而不是单凭添加膨润土来增加粘度。这样做的目标就是让设计出来的泥浆流体看起来“很瘦”（不浓），可工作起来“很肥”（运屑能力很强）。
（2） 胶凝强度
理想的HDD用泥浆必须具备碎屑的支撑、悬浮和运载能力。当泥浆相对于钻孔地层处于静态时，必须保持要足够的胶凝强度来悬浮被钻下来的固体钻屑，而且要在这些固体碎屑从钻孔中排出来时，还要保持其悬浮状态。最终形成的泥浆（钻液和固体钻屑）的功能就好像一条输送带来运走固体碎屑，从而为待装管线留出足够的空间。如果泥浆不能悬浮钻屑，钻屑就会快速沉淀并在水平年井的底部，导致在拉管线时，尤其是大口径的管线，就无法拉过去而被卡住。
在粗粒土壤（如果砂土、砾石、鹅卵石）中胶凝强度尤其重要，而在粘土和页岩层中，尤其是使用大口径回扩头时也具有重要意义，因为大口径回扩头往往会产生很多碎屑。
如果只用淡水来钻，由于淡水根本不具备胶凝强度或者凝胶生成量，因此绝对是不适合用作水平定向钻泥浆。
（3）泥浆密度低
泥浆（也包括钻进后来自地层的活性固体或者惰性固体与先前配置的泥浆的混合物）密度高，会对泥浆整个钻进提供造成非常不利的影响，不但可能会阻塞钻液干流，而且有可能造成泵体过度磨损。一旦发现泥浆密度过高，必须采取下列措施来降低。
① 赶紧想办法来去除泥浆中的钻屑固体来减低泥浆的密度
② 降低钻进速度
③ 如果时间允许的话，废弃当前泥浆，重新配置新的。
（4）滤失量低/滤饼质量高
优质的泥浆滤失量低，形成的滤饼又薄又光滑、坚韧并强度较高。泥浆滤失量越高，滤饼越柔软并且越厚。滤饼厚度增加会减小钻孔内部的环行空隙，钻液和碎屑在这个更窄的通道中输送时，要求的压力更大。
在粘土地层中，因为粘土容易遇水反应并膨胀，此时滤失量控制的非常重要。但是要达到
较低的滤失量，质量优异的滤饼必不可少。在沙层中，优质的滤饼更具有极其重要的意义。因为如果大量滤液渗入地层会降低地层强度，甚至可能使地层坍塌。此时滤饼作为钻液的一种密封剂或者稳定剂保持钻孔的稳定性。
滤饼最佳厚度应该介于1/32”(0.79MM)至3/32”(2.375MM)之间。
如果单用清水钻进，钻进过程中根本无法很好控制滤失量和形成优质滤饼，最终会为承包商带来无数的问题，如卡钻、坍塌，甚至会导致整个工程失败。
（5激光投影键盘）含砂量低
含砂量也是判断一个泥浆是否优良的重要标准。好的泥浆含砂量可控制在2% 至 3%以内。含砂量高对环流系统的效率存在不利影响，并会缩短泵送设备、泥浆马达等装置的寿命，也会降低钻液的效率。
（6）磨擦系数低，润滑性能好
在水平定向钻施工过程中，如果泥浆摩擦系数低，润滑性能好，则会降低管道与土壤之间的摩擦阻力，从而有助于管道的安装。
（7）剪切稀释性好
钻液的粘度随减切率的增加而降低。优质的泥浆，剪切稀释性好，使钻液在静止时成胶状（半固体状态）；而流动时则呈液状。
2 HDD专用泥浆的组成
（1） 配制泥浆用的水
① 水
水是最便宜的钻井材料，也是最重要的材料之一。如果先把水处理好，可以省下很多的钻井材料费用。理想的用来配置泥浆的水，PH值应该控制在8.5-9.5，不含Ca2+, Mg2+,无固体杂质，必要时要进行预处理。
② 纯碱
即碳酸钠，又叫苏打。纯碱主要用来软化水质，降低水的硬度和调节PH值。用纯碱处理后的水更适合膨润土水化，使泥浆更好得发挥好的性能。
（2）膨润土
目前在市面上有各式各样的膨润土，其品质参差不齐，给使用者带来很大的困惑。其实膨润土的判定标准是这样的：-
膨润土又称斑脱岩、膨土岩，是以蒙脱石为主要成分的粘土。膨润土可根据所含蒙皂石族矿物的属型而相应划分。蒙脱石以其层间可交换阳离子的种类、含量划分属型，当某一阳离子的含量超过阳离子交换容量50%时，即以该阳离子命名。例如钠基蒙脱石(ENa+/ΣEC≥50%)、钙基蒙脱石(ECa2+/ΣEC≥50%)。当层间没有一个阳离子含量超过50%交换容量时，则以含量最多的两个阳离子命名，如钙钠基蒙脱石等。
钠基膨润土又命名碱型土，吸水后高度膨胀，适合用作钻井泥浆。钙基膨润土又名碱土型土，吸水后膨胀不太大，主要用于铸造行业。目前天然的钠基膨润土产地主要在美国怀俄明州；国内所谓的钠基膨润土都是钙基膨润土改性钠化而成，各项性能较纯天然的钠基膨润土要差，稳定性也没有天然的钠基膨润土好。
膨润土能吸附8-15倍其体积的水量，吸水后膨胀，好的可以达30余倍。在水介质中能分散
呈胶状，具有一定的粘滞性，触变性和润滑性；它和水、泥和砂等碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。美国怀俄明州所产的天然钠基膨润土中钠基蒙脱石可高达85%以上。作为怀俄明州天然钠基膨润土的主要供应商，BAROID公司对膨润土有50多年以上的经验，其膨润土产品是针对某种特殊钻井技术的需求而专门生产的。
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