水平定向钻进过程中出现冒浆现象,通常是由于泥浆配比不当、地质结构复杂或施工操作失误等原因引起的。冒浆不仅会导致泥浆流失、增加施工成本,还可能对周围环境造成污染,因此需要及时采取措施进行处理。解决冒浆问题的常见解决措施有:
一、穿越路径和设计参数
1、根据不同的地质,选择正确、合适的穿越位置,只有这样,才能确保成功穿越。定向穿越应尽量避开不良的地质场地,如:砂土、粉土和软土等对定向钻不利的场地。
2、选择合适的设计参数,确定适宜的出入土角、曲率半径和埋深。根据穿越现场的地质情况、定向钻机的工作能力以及场地要求,选择适当的出入土角和曲率半径。
3、冒浆的原因是定向钻孔洞中的泥浆压力大于其上的水和土壤的自重之和,而水和土壤的自重与定向钻孔洞的深度成正比,所以定向钻曲线布置的深度必须满足水和土壤的自重之和大于定向钻孔洞中泥浆压力的要求,使其上覆地层具备足够的压力,防止的泥浆的跑冒。
二、钻具和钻进速度
1、优化钻具组合:根据地质条件,选择合适的钻头、钻杆尺寸,保障孔道的环向空间,降低泥浆憋压风险。扩孔阶段根据穿越土层性质选择匹配的扩孔器,确保泥浆循环通道畅通。如土层具有较好的塑形,且以黏土与粉质黏土为主,可以选择刀式扩孔器;如土层塑形较差,且多以淤泥质黏土为主,选择桶式扩孔器。
2、控制钻进参数:因人为因素而导致的冒浆,就需要适当调整钻压、转速和泵量,避免因钻进速度过快压力过大导致的孔壁不稳定和冒浆。
三、泥浆配比
泥浆是定向钻穿越必备的润滑剂,合理选择泥浆配比,可以保证孔壁不塌方,保持泥浆的饱和度、减小摩擦。在满足定向钻施工要求的前提下,泥浆越稠,泥浆颗粒与颗粒之间就不会有足够多的自由水,此时的泥浆实际上是一种可塑和流动状态的混合体,冒浆时,该混合体从定向钻孔上面的土体的颗粒间隙中通过,如果泥浆比较稠,它通过上面土体的颗粒间隙时就会受到阻碍和约束,从而可以起到阻止冒浆的作用。
1、根据地层特性灵活调整泥浆粘度、密度和流变性,增强其密封能力和携带钻屑的能力,以更好地稳定孔壁,减少渗漏。
2、保证足够的泥浆排量,使泥浆返回通道畅通,但也不能盲目提高压力,以免增加冒浆的危险性;同时提高泥浆黏度,保证足够的支撑力,避免造成塌孔。
3、薄弱部位穿越时,冒浆现象基本上都是发生在一些地质局部软弱和出入土端管道埋深较浅的位置。如果把地质局部软弱的部位通过地基处理等方式进行加固,冒浆现象也能得到有效控制。也可以采用在出入土下方套管的方式解决易造成冒浆或有潜在冒浆危险的地质。
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