交联型低固相泥浆在武汉绿地中心桩基工程中应用

[摘 要]结合武汉绿地中心超高建筑桩基工程钻孔施工中所遇到的松散砂及风化泥岩、风化砂岩等破碎层出现的孔壁坍塌问题,进行了交联型低固相泥浆的现场应用试验。交联型低固相泥浆性能指标优良：密度1.02~1.05g/cm3、漏斗黏度25~40s、API失水量（0.7MPa压差）8~20ml/30min;动切力2.5~4.0Pa、动塑比0.48左右,属于宾汉型流体,具有良好的剪切稀释作用,对松散砂及泥岩、风化砂岩等破碎层的胶结能力强,能起到“下套管”的固壁作用,具有良好絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相。使用该泥浆能显著提高风化、破碎、水敏性等复杂地层桩孔的钻进效率、成孔质量与单桩承载力。     

新疆坡北矿区ZK2-6孔钻探施工技术

新疆坡北矿区ZK2-6孔施工中遇到多层蚀变带,最长连续强蚀变带达30 m,在以往施工过程中,因卤水配制的泥浆性能难以保证,不利于孔壁的稳定,导致在钻进过程中,孔壁剥落超径、断钻杆事故频发。钻杆断开后,由于孔壁坍塌,找不到事故头,从而导致钻孔报废。针对蚀变、破碎地层钻进易发生的孔壁坍塌、超径、掉块及卤水泥浆性能难以保证等问题,开展相关研究,提出相应的技术措施,圆满完成了坡北工区ZK2-6孔的钻探施工。     

交联型低固相泥浆在桩基工程中的应用

结合武汉绿地中心超高建筑桩基工程钻孔施工中所遇到的松散砂及风化泥岩、风化砂岩等破碎层中出现的孔壁坍塌问题,进行了交联型低固相泥浆的现场应用试验。交联型低固相泥浆性能指标优良:密度1.02～1.05g/cm3、漏斗黏度25～40s、API失水量(0.7MPa压差)8～20ml/30min;动切力2.5～4.0Pa、动塑比0.48左右,属于宾汉型流体,具有良好的剪切稀释作用,对松散砂及泥岩、风化砂岩等破碎层的胶结能力强,能起到"下套管"的固壁作用,具有良好絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相。使用该泥浆能显著提高风化、破碎、水敏性等复杂地层桩孔的钻进效率、成孔质量与单桩承载力。     

洛宁上宫金矿ZK322000深孔复杂地层护壁技术探讨

洛宁上宫金矿地层复杂,存在多层断裂构造破碎带,地层主要为硅化蚀变碎裂安山岩、碎裂片麻岩类与构造角砾岩,钻进过程中易出现孔壁坍塌、缩径等现象。ZK322000深孔钻探过程中既遇到了覆盖层采空区碎矿渣地层,也遇到了断层带水敏地层与坍塌破碎地层等复杂地层,针对该孔地层特点,通过采空区长套管护壁与水敏地层的抑制性泥浆体系护壁及坍塌地层的高密度泥浆体系护壁,成功解决了孔壁失稳问题,从而保证了钻孔质量。     

细目惰性材料堵漏效果好

小口径金刚石取心钻进多孔段裂隙渗漏的复杂地层,是当前的一个技术难题。河北省地矿局地质六队木吉村矿区7402号孔,采用φ56毫米口径金刚石绳索取心、优质泥浆钻进,自孔深172米以下出现裂隙性渗漏和涌水,孔深200米后,渗漏严重,拟通过提高泥浆粘度处理孔内坍、掉及涌漏,但由于绳索取心钻具与孔壁环状间隙小,冲洗液回返速度快,以及钻具回转离心力的作用,致使泵压升高,管内结垢,影响了继续钻进和内管打捞。在孔深158～196,280,310米等处,曾采取灌注水泥、水玻璃速凝堵漏液等措施堵漏,效果也不明显。同时,由于岩层破碎,裂隙性漏失经常发生,用上述方法堵漏,常要停钻而影响生产。因此,一直在使用优质低固相泥浆顶漏钻进(漏失量为1.3～1.5米~3/时),不仅待浆时间长,而且泥浆费用高。     

依兰矿区钻探施工泥浆选型的研究

依兰矿区第三系上部的砂泥岩段,因泥岩的水敏水化作用及粗砂岩易坍塌等原因造成,区内钻孔孔壁极不稳定,经常发生粘卡钻具事故。为抑制泥岩的水敏水化,阻止泥岩水化和井壁岩石剥落,增强其防塌能力,在选择腐植酸钾做主剂的基础上选择CMC作降失水增粘剂,选择分子量为300万～500万、水解度30%的聚丙烯酰胺(PAM)作絮凝剂,以加速岩屑沉降,控制固相侵入,降低失水。在钻遇半胶结泥岩时,为防止缩径、坍塌,采用在泥浆中加入重晶石粉,把泥浆比重调整到1.15～1.20g/cm~3,利用泥浆液柱压力控制泥岩缩径和孔壁坍塌。通过实验及现场应用,为该区选择的KHM-CMC-PAM高聚物泥浆配方,能有效地防止水敏性易塌地层的粘卡钻事故,具有护壁防塌、提高钻效等技术效果。     

低固相泥浆在复杂地层钻进中的应用

我队在昌平某钼矿区、延庆某钼矿区、昌平某铜矿区分别采用低固相泥浆进行护孔、堵漏，取得较好的成效。昌平某钼矿区，围岩是蚀变石英正长岩，经断层破坏，岩石破碎，开放式裂隙，漏失严重。施工了大小口径15个钻孔，皆因遇到破碎带，严重坍塌、掉块、涌水而被迫终孔。只完成设计孔深的68％，除个别孔基本合格之外，都没有达到地质要求，严重影响对矿区的综合评价。我们在总结经验教训的基础上，在ZK21号孔，坚持使用低固相泥浆，并严格执行提钻过程中进行泥浆回灌，顺利通过五个较大的断层破碎带（近十米至八十米的破碎岩     

三门峡地区钻孔坍塌掉块的治理

河南三门峡勘探区地质构造复杂,小断层多,岩石倾角大,其上部马头山砂岩层及下部泥岩、页岩层,极易发生孔壁坍塌掉块事故。在钻进施工中,根据发生坍塌掉块的不同情况,分别提出粘泥护孔、水泥护孔和泥浆护孔等处理方法,并采取相应钻进技术措施。经生产实践验证,该地区的施工处理方法及技术措施可有效预防孔内事故,提高钻效。     

饱和黏土中钻孔灌注桩孔壁稳定性力学机制研究

将饱和软黏土中钻孔灌注桩孔壁稳定性问题视为半无限体内柱形孔的卸荷收缩问题。基于SMP准则改进的修正剑桥模型,采用应力空间变换方法推导了柱孔卸荷收缩问题的弹塑性解答,得出了孔壁临塑支护荷载和孔壁颈缩的解析表达式。在此基础上,提出了维持孔壁稳定所需最小泥浆重度和孔壁稳定安全系数的计算方法,并对影响钻孔稳定性的因素进行了研究。研究结果表明,饱和软黏土中钻孔灌注桩孔壁卸荷屈服后,孔壁周围土体处于弹塑性状态,钻孔颈缩量大,孔壁稳定安全系数较小;在泥浆支护条件下,饱和软黏土中钻孔灌注桩孔壁稳定性取决于土体重度、超固结比、土体内摩擦角及泥浆重度等因素,而与钻孔深度和孔径无关;土体超固结比和内摩擦角越大,维持钻孔稳定所需的临界支护压力和最小泥浆重度越小。在实际工程中,应在保证最小泥浆重度的条件下结合工程具体情况合理选取泥浆比例。     

简易水泵阀座拉马

我队施工的驼盘金矿区，主要地层是麻粒岩和混合花岗岩，岩石蚀变强烈，破碎、疏脆、松散。钻孔严重漏失（全孔不返水），上部开孔即为矿层，取心困难，孔壁不稳定。下套管护孔，套管下入深度都超过30m，且起拔困难。下部石榴子石含量大，对钻具磨损严重。鉴于这种情况，1990年决定采用钾基泥浆进行护孔，实行裸眼钻进。