化学泥浆的作用与管理 旋挖钻机泥浆

　　 在钻探工程中钻孔冲洗是钻探施工的一项重要技术，在钻进过程中，根据实际钻进的地层情况，科学的选用合适的泥浆类型进行冲洗钻孔。以便达到清楚孔底岩粉、冷却钻头、润滑钻具、保护孔壁、提高钻进效率的目的。

　　 钻井液在煤田地质勘探和其他行业起到的作用和各方面对钻井液的严格要求，促进钻井液技术取得了迅速的发展。经过多年的科研开发和生产实践，钻井液已从仅满足钻头钻进发展到适应各方面需求的钻井液体系。例如:为快速钻进服务的低粘度、低摩擦、低固相的聚合物钻井液。防卡钻井液、针对岩石特点的防塌钻井液、钻盐岩层的饱和盐水钻井液等，形成较为完整的钻井液体系。如今优质的钻井液已不是一两种材料（例如膨润土、烧碱）配制的，保持钻井液的性能要依靠加入各种处理剂。

　　 优质的化学泥浆能提高钻头寿命、减少提钻次数、缩短钻井周期、降低钻井成本、提高钻井效率，还具有制备容易、成本低、用量少的优点。

　　 一、 泥浆的功能

　　 泥浆又叫做钻井液或冲洗液，被比喻为钻井的血液。泥浆停止循环，钻井工作就不能正常进行。

　　 1、冲洗孔底:泥浆可在钻头水眼处形成高速的液流，喷向井底。这高速喷出的泥浆可将由泥浆压力与地层压力差而被压持在井底的岩屑冲起，起冲洗孔底的作用。

　　 2、携带岩屑:当泥浆在环空的上返速度大于岩屑沉降速度时，泥浆可将岩屑带出，即在一定的上返速度下，泥浆有携带岩屑的作用。

　　 3、平衡地层压力:泥浆的液柱压力必须与地层压力相平衡才能达到防止井喷或者泥浆大量漏进地层的目的。可通过调整泥浆的密度控制泥浆的液柱压力，使它与地层压力相平衡，起到防涌堵漏的作用。

　　 4、冷却润滑钻头:泥浆可将钻井过程中钻具（钻头与钻柱）与地层摩擦产生的热量带至地面，起冷却作用。同时，泥浆能有效地降低钻具与地层的摩擦，起润滑作用。

　　 5、稳定井壁:可在泥浆中加入适量的处理剂，使泥浆具有页岩膨胀或分散的能力，同时产生薄而韧的滤饼，起到稳定井壁的作用。

　　 6、悬浮岩屑和密度调整材料:当停止循环时，泥浆处于停止状态，其中的膨润土颗粒可互相联结，形成结构，将岩屑悬浮起来。若泥浆中加有密度调整材料（如重晶石），则在停止循环时，泥浆也可将它悬浮起来。泥浆悬浮岩粉和密度调整材料的能力可使泥浆停止循环后易于启动。举例而言，曲周县王庄村为华北平原典型的以种植业为主的农村地区，生活垃圾组成简单，主要分为有机垃圾、无机垃圾、塑料垃圾及有害垃圾4大类，其中有机垃圾占比56.76%，前两者占比在9%以上；南京市高淳区东坝镇和睦涧村为江南地区典型的鱼米之乡，经调查，生活垃圾中有机垃圾占比可达55%；以浙江省丽水市莲都区为代表的山区农村，生活垃圾主要组分为可降解类有机垃圾，平均占比为48%，可回收垃圾平均占比为26.34%。2农村生活污水产排现状农村生活污水包括灰水和黑水，灰水包括厨房用水、洗衣用水和洗浴用水等，黑水即粪便冲洗水。农村生活污水具有以下特点:水量变化大、排放不均匀。由于农村地区人口聚居分散，排水管网缺失，生活污水排放分散、收集困难。建设部《村庄人居环境现状与问题》调查报告显示，经对我国具有代表性的9个省43个县74个村庄的入村入户调查，96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，生产、生活污水随意排放。农村生活污水可生化性好，几乎不含有毒有害有机污染物。

　　 7、获取地层信息:通过泥浆带出的岩屑，可以获取地层许多信息。如地层物性、油、气显示等。

　　 8、传递功率:泥浆可将泥浆泵的功率经钻柱从钻头水眼高速喷射传到井底，提高钻头的破岩能力，加快钻进速度。

　　 二、泥浆的主要技术参数:

　　 1、粘度:指流动时内部各层间摩擦阻力大小的反映特性。常用漏斗粘度计和六速旋转粘度计测定。A、漏斗粘度计:在标准漏斗中加入700ml流体，让其漏出500ml所用的时间即为漏斗粘度，单位秒，水为15秒。

　　 2、滤失量和泥饼厚度:滤失量:泥浆中的自由水在压差作用下会向具有孔隙的地层渗透，造成失水，也叫做失水量的大小，形容泥浆的好坏。现场常用的气压式失水仪，压力7kg/，温度为常温，30分钟失水13-18ml为正常。

　　 泥浆失水量大，失水滤液对孔壁、岩层有渗透、溶蚀等作用，易引起孔壁的缩径膨胀、滑落、坍塌等事故。因此一般失水量要求控制在10-25ml/30分钟，超过此值，应更换泥浆。

　　 泥饼厚度:泥浆中的粘土颗粒在失水过程中积累起来的滤饼、泥饼薄而致密，对钻井有利；泥饼厚而疏松会引起泥包钻头等井下事故。一般要求泥饼厚度小于1mm

　　 3、比重:泥浆重量与同体积水重量之比。测量一般使用杠杆比重秤，正常低固相泥浆比重在103-105之间，不同地层配制的泥浆比重也不一样。

　　 4、含砂量:200目筛孔的砂子重量与泥浆体积的百分数。泥浆含砂量多时，对设备、钻头、钻具、泥浆泵的磨损很大，并易造成沉积岩粉和卡钻等问题。对于高固相泥浆含砂量小于4％，对于低固相泥浆含沙量小于1％.超过规定值时应用除砂设备（除砂机或振动筛）对泥浆进行净化。

　　 5、PH值:指泥浆的酸碱度，易测易调，常被忽视。其PH值对泥浆的影响很大，如粘土的分散于稳定、处理剂的溶解及粘度、钻具腐蚀、钙处理泥浆的，莫不与PH值有关。泥浆PH值一般都大于7，即在碱性环境中工作。

　　 三、泥浆的配制

　　 1、原料:粘土:又叫膨润土。主要成分为铝硅酸盐。要求其造浆率每吨大于15m3 ?水:一般就地取水。如江、河、湖、溪或水井等处的清水均可用于配制泥浆。但遇到硬度或浑浊度太高的水，应进行预处理后方可使用。?纯碱:工业纯碱或食用级纯碱即可。如对所配制的泥浆比重无特殊要求，可按1m3加土50kg，碱按土的5％计标（钙基粘土要加纯碱，钠土则不需加碱）先加碱后加土搅拌30分钟后等用。

　　 2、泥浆处理剂的分类和使用

　　 （1）分类可分为三大类:无机处理剂:指分子量较小，分子结构比较简单的化合物。如纯碱、烧碱、石灰、氯化钙、食盐、水玻璃等。有机处理剂:（分子量较大，分子结构比较复杂）具体分为a、降失水剂:如磺化酚醛树（SMP），中低粘度羧纤维素钠盐、水解聚丙烯啨胺盐、聚合腐植酚等。b、稀释剂（降粘剂）:如木质素磺酸盐、磺化褐煤等。c、絮凝剂:如聚丙烯酰胺。d、增粘剂:如植物胶、羧纤维素钠等。e、泥、页岩水化膨胀剂:如低荧光防塌护壁剂、广谱护壁剂、腐植酸钾等。f、减摩润滑防卡减卡剂:如润滑剂、防钻头泥包剂等。

　　 表面活性剂:（能够显著降低水的表面张力物质）如烷基磺酸钠、磺化沥青，其作用为:提高泥浆的热稳定性，降低泥饼的摩擦系数，防塌防腐，提高钻速等。

　　 （2）使用方法:各种产品依照说明书提供的加量在配好的泥浆中按重量比加入选择好的泥浆处理剂，然后在搅拌机内搅拌半小时即可使用。不过，随着排放标准和滤料技术的提升，这一状况正在发生转变。12年版的《火电厂大气污染排放标准》规定，全国新建、改扩建锅炉烟尘排放标准直接限制在3mg/Nm3以下，重点地区甚至要求在2mg/Nm3以下。再加上214年最严新环保法出台，在环保标准日益严格的当下，传统的除尘方式已无法满足要求。袋式除尘技术有效降低排放广泛使用的电除尘技术对细颗粒物的脱除效率不高，而且受煤质影响大。能实现超低排放的袋式除尘与电袋除尘技术肩负起了新时期的除尘任务。14年2月，工业和信息化部在《关于加快推进工业强基的指导意见》中明确了高温袋式除尘技术开发与应用技术基础公共服务平台的关键指标和实施目标，推动袋式除尘技术在高温除尘领域的广泛应用。由纺织科学研究院承担建设的高温袋式除尘技术开发与应用公共服务平台，是围绕袋式除尘技术涉及的产业链各阶段(包括滤料、滤袋、除尘器、终端用户)，集高温除尘技术工况模拟、滤袋性能检测与寿命评估、废旧滤袋回收再利用、新型纤维材料关键技术开发、技术集成创新为一体，解决袋式除尘技术研究开发和实际应用中存在的问题。

　　 3、钻井复杂地层时，泥浆的调整和处理剂的选择及使用方法（特注:每个厂家生产的产品成份含量不一样，所以在使用中要注意好规格和使用方法）。

　　 开孔后采用低固相泥浆，根据地层的情况不同分为:

　　 （一）当钻进松散、破碎、无胶结岩层:

　　 应使用粘度大、失水量小、泥皮致密、静切力和泥浆比重合适的泥浆，这样对松散地层有一定的胶结作用，有利于稳定孔壁。可选用植物胶、广谱护壁剂、好的羧纤维素、聚丙烯酰胺、防塌护壁剂。

　　 （二）当钻进漏失层时:

　　 遇有井口不返水渗透性或裂缝性漏失，可选用随钻堵漏剂，同时应尽量减小泥浆的比重。方法是在泥浆中加清水或絮凝剂聚丙烯酰胺，以去除岩屑达到降低比重的目的。堵漏剂的加量视漏水的大小而定、

　　 （三）当钻进涌水时:

　　 应适当增大泥浆的比重。方法是在泥浆中加入一定数量的加重剂（如重晶石粉等）、植物胶、聚丙烯酰胺。

　　 （四）当井壁垮塌或沉沙过多，造成起钻遇卡、下钻下不到底；应加入增粘剂以便将孔底沉淀物携带出来，可选用植物胶，高粘羧纤维素钠、聚丙烯酰胺、高粘防塌剂等、磺化沥青。

　　 （五）遇有水敏性泥页岩地层和中壁膨胀宿经时，应使用聚丙烯酰胺、广谱护壁剂、剂、润滑剂

　　 （六）当钻进易振塌及吸水膨胀地层，易产生泥包钻头事故:应选用低荧光防塌护臂降失水壁聚丙烯酰胺钾盐、广谱护壁剂、磺化沥青等。

　　 （七）当钻井泥质地层时:

　　 由于泥土参与造浆，会造成泥浆固相越来越高，转速越来越慢，此时应选用降粘剂磺化褐煤或采用清水加聚丙烯酰胺配成无固相冲洗液。L:S阴离子废水危害表面活性剂的种类繁多，对其毒害的评价要同时考虑具体某种物质及其降解产物的毒性。可能造成的影响包括急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性、致癌性、致畸性、致突变性、致敏性等。一般认为，阳离子表面活性剂的毒性较大，常用来杀菌消毒，阴离子型表面活性剂具有一定毒性，非离子型表面活性剂的毒性相对较小，但有的降解产物毒性大。L:S属中等毒性物质，而且毒性与疏水基的链长有关，疏水基链越长毒性越大。表面活性剂进入水体、土壤后能降低两相界面的表面张力，会在界面上产生吸附，从而导致理化性质的改变。

　　 （八）当钻进坚硬地层花岗岩、玄武岩等:应选用润滑剂、植物胶等。

　　 （九）当遇有含盐量太高的地层时:由于含盐太高对泥浆的稳定性和化学处理剂的溶解性有影响，可选用聚丙烯酰胺盐、羧纤维素钠、铁洛木质素磺酸盐、磺化沥青等。

　　 （十）当使用水泥护壁时，为使混凝土在较短时间内达到规定的强度应使用速凝早强剂。

　　 4、泥浆的净化与管理:在施工条件允许的情况下，泥浆槽应不低于18米，中间应有2个沉淀坑及挡板。泥浆的含砂量大于4％应采取除砂措施。

　　 为了清除泥浆中的固相颗粒，泥浆中的固相颗粒处理系统已经得到了加强和改进。泥浆中的固相颗粒像钻屑岩粉等，使泥浆的流动性变坏，不但破坏了泥浆性能的稳定而且增大了循环系统的摩擦力，使设备过早磨损。清除泥浆中的固体含量主要方法是加强振动筛的振动频率，采用增加筛网的目数和双层筛网，提高除砂器、除泥砂的除砂效率。

　　 钻探泥浆的配制、使用管理，是一项细致的工作，必须有耐心，不怕苦、不怕脏、认真负责，精心把握泥浆变化的全过程。同时要三班做到一致，密切合作，才能保持泥浆性能的稳定和良好的效果。

　　 正常地层对泥浆的要求是:泵压低（粘度低）携砂能力强（动切力高）、启动泵压低（静切力低）、润滑性能好、摩擦力低、磨损小（固体颗粒少）。SO2的污染来源包括含硫燃料（如煤和石油）的燃烧，含硫化氢油气井作业中硫化氢的燃烧排放，含硫矿石（特别是含硫较多的有色金属矿石）的冶炼，化工、炼油和硫酸厂等的生产过程。CO主要来自含碳物质的不充分燃烧和汽车尾气仅此两点想再多，只能从碳物质的不充分燃烧NO2主要来源于工业和燃煤源以及机动车尾气的排放。化氮还是酸雨的成因之一，所带来的环境效应多种多样，包括:对湿地和陆生植物物种之间竞争与组成变化的影响，大气能见度的降低，地表水的酸化、富营养化（由于水中富含氮、磷等营养物藻类大量繁殖而导致缺氧）以及增加水体中有害于鱼类和其它水生生物的毒素含量。海绵城市”中雨水过程控制与管理方案通过调研沈阳市生态环境、自然资源、水文、地质、径流等状况，综合分析城市径流总量与防洪排涝间的关系以及城市蓄、排系统存在的主要问题，计算沈阳市雨水可调节空间，制定城市径流控制方案与控制目标，进而构建城市雨水集蓄系统构建方案与技术框架，并确定海绵城市建设的重点任务———城市集蓄雨水系统的构建方案，包括:渗水系统构建、滞水系统构建、蓄水系统构建、净水系统构建、排水系统构建、用水系统构建等。