水平定向钻进砂层泥浆技术

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1、水平定向钻进砂层泥浆技术　　摘要：砂层为机械分散地层，颗粒间缺乏胶结，水平定向钻进时孔壁很容易坍塌。文章分析了砂层特点，阐述了泥浆功用和性能，总结了水平定向钻进砂层的泥浆体系设计方法和施工中的注意事项。Abstract：Forthelackofbondingbetweenparticlesofsandlayer，theholewallsuffersinstabilityduringtheprocessofhorizontaldirectionaldrillingconstruction.Thispaperanalyzesthecharacteri

2、sticsofthesandlayer，explainthefunctionandperformanceofmud，summarizesthedesigningofmudusedinthesandlayerandthekeypointofhorizontaldirectionaldrillingconstruction.关键词：水平定向钻进；砂层；泥浆设计Keywords：horizontaldirectionaldrilling；sandlayer；designingofmud中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1006-4311（20

3、13）21-0123-020引言8水平定向钻进（英文简写HDD）是采用安装于地表的钻孔设备，以相对于地面的较小的入射角钻入地层形成先导孔，然后将先导孔扩径至所需大小并铺设管道（线）的一项技术，在施工中具有跟踪和导向功能。该技术解决了使用开挖法不能在城区内或在大型天然障碍下铺设地下管线的问题。钻具在地层中进行穿越成孔，孔在空间上处于近乎水平状态，当孔周为砂层等松散地层时，极易发生孔内事故或质量问题。1砂层对穿越施工的不利影响由于砂层颗粒之间的粘结力弱或没有粘结力，地层在钻进成孔后，原受力状态被打破，在砂层进行定性穿越施工最容易出现塌孔事故。钻进过程

4、中若出现塌孔，直接的后果是钻具被埋，造成埋钻、卡钻施工；若塌孔发生在回拖过程，则可能导致拉管阻力过大甚至失败。在砂层中，造成塌孔的原因主要有以下几个：①地层胶结少，一旦裸露，失去原有平衡，产生坍塌；②泥浆冲刷，在钻进过程中，泥浆从喷嘴高速射出，对砂层强烈冲击造成坍塌；③回拉扩孔（回拖铺管）过快，开泵过猛，孔内产生大的压力激动；④钻具的不断碰撞、挤压孔壁；⑤泥浆压力过大，将地层压裂造成塌孔。2泥浆体系选择82.1泥浆的基本功用泥浆工艺技术是HDD工程的重要组成部分。随着HDD施工难度的逐渐增大，该项技术在确保安全、优质、快速施工中起着越来越重要的作

5、用。泥浆最基本的功用有以下几点：①携带和悬浮钻屑。泥浆首要和最基本的功用，就是通过其自身的循环，将孔内的钻屑携至地面，以保持钻孔清洁，使给进回拖畅通无阻，并保证钻头在孔内始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，保持安全快速钻进。在上卸钻杆或因故停泵时，泥浆可保持其中的钻屑稳定悬浮，防止钻屑在孔内大量沉积。②稳定孔壁和平衡地层压力。孔壁稳定、钻孔规则是实现安全、优质、快速施工的基本条件。性能良好的泥浆可对松散性地层起到一定的胶结作用，并阻止泥浆往地层持续渗漏，减弱泥页岩水化膨胀和分散的程度，增加孔壁的稳定性。与此同时，泥浆的液柱压力能够平衡部分地层压

6、力，降低孔壁坍塌的风险。③冷却和润滑钻头、钻具。8在钻进中钻头旋转并破碎岩层，产生很多热量。同时钻具也不断地与井壁摩擦而产生热量。正是通过泥浆不断地循环，将这些热量及时吸收，然后带到地面释放到大气中，从而起到了冷却钻头、钻具，延长其使用寿命的作用。由于泥浆的存在，钻头和钻具均在液体内旋转，因此在很大程度上降低了摩擦阻力，起到了很好的润滑作用。④传递水动力。泥浆在钻头喷嘴处以极高的流速冲击孔内，从而提高了钻进速度和破岩效率。另外，循环过程中的泥浆可为孔内动力钻具如螺杆、液动冲击器提供驱动力，以应对复合钻进或孔内马达钻进的需要。2.2泥浆主要性能指标

7、对于HDD泥浆而言，需要关注的泥浆指标主要有：比重、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API滤失量、PH值、含砂量及固相含量等。2.3泥浆性能指标选择①密度：泥浆要有一定的密度，密度第一是给地层一个回压力，保持地层稳定，不坍塌。如果孔在地表下20m左右，其地层水也有2kg/cm2的压力，这时泥浆的密度为1.02g/cm3，在同深度可产生2.04kg/cm2的压力，也就是说对地层加了0.04kg/cm2的压力，某种意义上减少了地层坍塌的机会。当然密度不能太大，否则要压裂地层引起孔漏。所以在20m-30m深度穿越时泥浆密度为1.02g/cm2-1.

8、04g/cm2较为合适，此时用6%～8%的膨润土配制泥浆，即可达到以上密度，因此必须保持一定量的膨润土。8②粘度：泥浆要有合适的粘度，粘