泥浆使钻屑悬浮于钻孔内
讨论泥浆之前，让我们一起来回顾水平定向钻的施工流程：
01
测量放线
02
钻机场地布置
03
钻机安装测试
04
钻导向孔
05
扩孔
06
回拖管道
07
清理场地
在定向钻施工过程中，泥浆主要使用于钻导向孔、扩孔和回拖环节，起着至关重要的作用；正确的泥浆配比也是工程中的关键环节，下面让我们一起看看吧~
泥浆的功能
水平定向钻施工用泥浆的作用主要有五个：携屑、护壁、润滑、冷却、平衡压力。
泥浆的组成
一般来讲，水平定向钻用泥浆由三大部分材料组成：粘土（膨润土）、水和泥浆添加剂。
1. 粘土（膨润土）
水平定向钻进泥浆中的粘土主要由很细（2微米以下）的粘土矿物颗粒组成。它们主要含氧化硅、氧化铝和水，还有少量的铁、碱金属和碱土金属，粘土矿物的化学成分是含水铝硅酸盐。对泥浆工艺较为重要的有四种：高岭石、伊利石、蒙脱石和海泡石。水平定向钻进泥浆中的粘土是以蒙脱石为主的膨润土（又称粘土）。
2. 水
水是最便宜的钻井材料，也是最重要的材料之一，水平定向钻穿越配制泥浆用水主要为淡水。
3. 泥浆添加剂
为了保证水平定向钻进泥浆的稳定性和提高泥浆的各种工艺性能，以适应各种情况下的钻进要求，泥浆中使用着各种各样的化学处理剂（泥浆添加剂）。根据用途不同，泥浆有很多种类，总体上主要分为三大类：无机处理剂、有机处理剂、表面活性剂。
无机处理剂常用的有两种：纯碱和烧碱。
图为纯碱
图片来源：Unsplash
纯碱能通过离子交换和沉淀作用使钙质粘土变为钠质粘土，从而有效改善粘土的水化分散性能，因此加入适量纯碱可使泥浆的失水下降，粘度、切力增大。
图为烧碱
图片来源：Unsplash
烧碱是强碱，主要用于控制泥浆的PH值。
有机处理剂按其作用分为稀释剂（主要用来控制泥浆的流动性）、降失水剂和增粘剂等。现场常用的有机处理剂有：
（1）PAC—主要为降失水剂、有一定的增粘和润滑作用；
图为PAC(聚合氯化铝)
图片来源：百度百科
（2）正电胶—主要作用是将膨润土的片状结构转变为网状结构，增强携屑性能。
图为正电胶干粉
图片来源：rshhg
表面活性剂是一种能显著改变物体界面性质（如界面张力）的物质。增加表面活性剂能改变钻具及孔壁泥饼的表面特性，使它们从原来的亲水变为亲油，在没有加入油的情况下使其表面具有油（碳氢链）的性质，有效防止卡钻和减少摩擦力。
施工阶段泥浆用量控制
1. 钻导向孔阶段
定向钻钻头钻进演示图
图片来源：HerrenknechtAG
导向孔钻进阶段是管线穿越的关键，因为管线穿越孔还没有贯通，因此在导向孔钻进的过程中，穿越泥浆是在盲孔中向入土点返出，如果入土点前端孔堵塞，则有可能在穿越沿线冒出泥浆，因此在管线导向孔的前100m，将采取较大的泥浆量，泥浆的流量较大以便于携带出破碎的泥土，使孔洞保持畅通。在导向孔的后半段，泥浆压力应尽量减小，因为穿越距离越长泥浆很难再从入土点孔洞内返出。
2. 扩孔阶段
扩孔器旋转扩孔并喷出泥浆
图片来源：HerrenknechtAG
开始扩孔的前半段，要采取比较大的泥浆量，充分利用泥浆的流动把孔内的泥土带到出土点。当扩孔中段，泥浆量应减小。因为距离出土点与入土点都比较远，泥浆从这两点返出需要的压力较大，如果采取大的泥浆压力可能从沿线位置冒出泥浆。在回扩到距离人土点较近时泥浆排量应再次加大，泥浆将从人土点孔洞返出。
3. 回拖阶段
管道回拖
图片来源：HerrenknechtAG
回拖是定向穿越的最后一步，也是较为关键的步骤。在管线回拖阶段，因为整个穿越孔内已充满了泥浆，在回拖管线的过程中，泥浆的排量与压力均不应太大，随着管线进入穿越空洞，孔内的泥浆将被管线挤出，因此管线回拖应缓慢进行。
结语
在水平钻进施工过程中，正确适当的泥浆配比对穿越起决定性作用。选用不同的泥浆配比要根据具体地质情况进行选用和调整。泥浆配制问题需要我们不断地总结经验、摸索规律，从而促进水平定向钻施工技术不断进步。
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