正反循环工艺钻井施工指导说明(3)
栏目:公司新闻 发布时间:2015-04-06 12:36
泥浆原材料要求:
 
(1)粘质土的性能要求:塑性指数大于25,粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%;当缺少符合该要求的粘土时,可采用性能略差的粘质土,并掺入合格粘质土30%;当采用性能较差的粘质土(塑性指数不小于15)调制的泥浆性能指标不符合要求时,可在泥浆中掺入Na2CO3(纯碱)、NaOH或膨润土粉末,以提高泥浆性能指标,掺入量由试验确定;一般Na2CO3(纯碱)的掺入量为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。
 
(2)膨润土的性能和用量:膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种,前者质量较好;一般用量为水的8%(8kg的膨润土可掺100L的水);质量较差时为12%;
 
 
 
常用泥浆外掺剂的要求:
 
CMC:全名羧甲基纤维素,具有使地基土表面形成薄膜的强化作用和降低失水率的作用,掺入量为膨润土的0.05%~0.1%,一般地基土很少使用。
 
FCI:称为铁铬木质素磺酸盐,为分散剂,可使钻渣颗粒聚集而加速沉淀,可使泥浆重复使用,掺量为为膨润土的0.1%~0.3%。一般不常用。
 
Na2CO3(纯碱):可增大PH值到10,掺入量为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。,常用来改善泥浆指标。
 
PHP:聚丙烯酰胺絮凝剂,在泥浆循环中能清楚劣质钻屑,保存造浆的膨润土粒,具有低固相、低相对密度、低失水、泥浆性能强等特点,掺入量为孔中泥浆量的0.003%。在大孔径、超长桩施工时常被应用。
 
 
 
钻机组成
 
正循环:
 
钻盘:是钻机的主要部分,是提供钻进动力和保持钻杆垂直的主要部件,可提供快、中、慢三种转速,并可正、反转;
 
卷扬机:包括主、副卷扬机;
 
钻架:由机型确定;
 
泥浆泵:规格指标为流量和压力;
 
钻杆:是向钻锥传递动力的主要部件,也是泥浆循环流行的通道,受力复杂,第一节为方钻杆,长度5~9m,其余为圆钻杆,通常见到的钻机钻杆由内径为15cm,壁厚10mm的无缝钢管制成;
 
提水龙头:也叫摇头,承受钻杆、钻锥重量,可使提升系统和泥浆胶管不随钻杆转动;
 
钻锥:也称钻头,常见类型包括鱼尾锥、双腰带笼式锥(也称刮 刀钻)、刺猬锥、双径六角钻锥;在岩石中钻进的钻头为牙轮钻;
 
 
 
反循环:
 
一般循环钻钻机都可采用正、反循环方式钻进,主要部件是相同的,反循环与正循环不同之处在于:
 
泥浆循环系统采用:不需要泥浆泵,但要配置泥石泵(吸泥泵)与真空泵,或者配置空气吸泥机(又称气举法),或者水力吸泥机(又称水力喷射法)。但多数采用真空泵、泥石泵(吸泥泵)配合气举实现反循环钻进。
 
钻机:大多与正循环相同;只是气举式钻进的钻杆(内径要大于127mm)上要另设风管(多采用外供风管)。
 
钻锥(头):
 
(1)、三翼空心单尖钻锥,适合粘质土层、粉质土层和中、粗砂层;适用于泵泥(吸)式反循环;
 
(2)、牙轮钻头:在砂卵石和风化岩层中效果较好,在砂类土、粘质土、卵石层中也可使用;适用于泵泥(吸)式反循环;
 
(3)、圆筒封闭式钻锥:适用于气举式(空气吸升式)反循环;适合粘质土层、粉质土层和中、粗砂层;
 
(4)、楔齿滚刀钻头:适合于中、硬岩层,如砂岩、灰岩、卵漂砾地层,强度大于30Mpa其他岩层也可使用。
 
(5)、球齿滚刀钻头:嵌岩桩用钻头。强度大于60MPa的岩层都可使用。
 
 
 
真空泵、吸泥机(泥石泵)及空压机:
 
泵吸式:直接利用泥石泵的抽吸作用使钻杆内水流上升而形成反循环。
 
采用真空泵和吸泥机(泥石泵)配合使用,其最大吸力不会超过大气压力。约为0.1MPa或10m水高,因为摩擦和泥浆密度较大,实际吸程不超过8m,所以泵吸式反循环钻孔深度不能太深(一般不超过65m~80m),真空泵只是启动时使用。
 
气举式:利用送入压缩空气使水循环,钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱压力差有关。原理是高压空气通过送气管送到钻头上部一定位置(一节钻杆长度),使孔底附近泥浆压力增大,而钻杆顶部压力小(只有一个气压),压差使得高压空气将钻渣和泥浆压进钻杆内,而将泥浆从钻杆内排出。气举式在孔深大于7m以上时才有效,7m以内无效,适合使用于超过50m的孔深。
 
气举式钻杆内径不小于150mm,一般有150mm(配置7m3/min的空压机)、200mm(配置10m3/min的空压机)、250mm(配置20m3/min的空压机),风压计算:(孔深(max)m+4m)/101.94=  MPa;比如100m孔深,需要风压为(100+4)/101.94=1.02(约为10个大气压)
 
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