膨润土泥浆在水平定向钻施工中的应用及特点
裴业虎
【摘 要】【摘 要】根据水平定向钻的施工技术及工艺原理，阐述定向钻泥浆的功用和特点，不同施工条件对膨润土泥浆的指标要求。研究了膨润土作为水平定向钻用泥浆材料的特点及要求。 【期刊名称】中国非金属矿工业导刊 【年(卷),期】2014(000)006 【总页数】3
【关键词】【关键词】水平定向钻；泥浆；膨润土
在几十年前，水平定向钻技术在西方就成为了一项重要技术。早期，这项技术只是应用于穿越河流铺设管线，而在这些地方，明挖铺设显然是不切合实际的。随着这项技术的进一步发展，水平定向钻技术成为了众多市政管线铺设工程的选择，应用范围逐渐扩大，被用于穿越公路、机场跑道以及地下管线，甚至穿越地下建筑。近年来水平定向钻技术发展很快，穿越纪录不断被打破，铺管直径已从几公分发展到一米以上[1]。泥浆是定向钻工程的血液，泥浆质量往往是决定工程成败的关键。随着水平定向钻市场需求的不断扩大，泥浆材料也拥有巨大的市场需求，而膨润土是水平定向钻泥浆的主要造浆材料。
1 定向钻技术及泥浆功用
1.1 定向钻技术原理 (1) 钻进。
在管道铺设的一端固定钻机，按照设定的角度，设备驱动钻杆带动钻头旋转前进，并在导向仪的控制下，按施工要求的深度和长度进行钻进，穿过地面障碍
物后，穿出地面。在钻进的过程中，为防止钻杆被土层夹紧、抱死，需要由泥浆泵通过钻杆、钻头打出膨化水泥或泥浆，起到固化通道，防止塌陷，同时也能冷却钻头，润滑钻杆。 (2) 回扩。
在钻头带着钻杆穿出地面后，卸掉钻头，将回扩头于钻杆安装固定， 动力头回拖，钻杆带着回扩头反向回拖，扩大管道直径尺寸。 (3) 回拖。
在回扩头回拖的同时，将管道固定在回扩头后，动力头拖动钻杆，带着回扩头和管道同时进行反向回拖运动，直至将管道拖出地面，完成管道铺设施工。 1.2 泥浆的功用
(1) 悬浮和携带泥(岩)屑。
这是泥浆的基本功用之一，是把钻头或扩孔器破碎的泥(岩)屑带出孔道，保持孔道清洁，以利于管道回拖。 (2) 稳定孔壁。
孔壁是否稳定和规则是水平定向穿越是否成功的决定性因素，是高速优质进行水平定向穿越的重要基础条件。 (3) 润滑。
在钻导向孔和管线回拖过程中泥浆可以起到很好的润滑作用，在坚硬岩石地层扩孔时对扩孔器的润滑作用更加明显。 (4) 冷却钻具。
在导向孔钻进和回扩过程中，钻头和扩孔器旋转破碎泥(岩)层产生一定的热量，钻杆不停地与孔壁摩擦，也产生一定的热量。泥浆能冷却钻头和钻杆，延长钻
具使用寿命。 (5) 了解地层。
对返出地面的泥浆进行分析，可以了解穿越地层的岩性，适时调整施工工艺[2]。
2 水平定向钻泥浆特点及指标要求
2.1 泥浆特点
水平定向钻工程施工中泥浆的指标是变化的，不同的施工条件和底层环境对泥浆的要求不同，因此泥浆的现场配制方法和配方上可能有所不同。但从泥浆的功用上可以看出定向钻泥浆的一般性要求。 (1) 粘度。
粘度可以被描述为液体流动的能力，良好的粘度性能保证泥浆在孔内适当的流动，粘度过高，钻头钻进过程中阻力大，降低施工效率；粘度过低，带不出钻屑。应根据现场条件调配适宜的泥浆粘度。 (2) 胶凝强度。
胶凝强度是膨润土泥浆的重要指标，是指泥浆在一定时间内形成胶体的能力，膨润土形成凝胶体在孔内悬浮钻屑。如果钻屑没有被悬浮起来，它们就不能被携带出钻孔，会沉在钻孔的底部。这样钻屑就会堵塞钻孔，导致泥浆循环失效同时孔内压力会急剧升高，泥浆很有可能会压裂地层溢出到地面，也可能会发生埋钻事故损失钻具。 (3) 流动性。
水平定向钻要求泥浆的流动性要好，且泥浆在长时间的养护过程中粘度不能急剧上升，失去流动性，形成果冻状，失去对孔壁的压力。 (4) 低滤失量。
膨润土泥浆在水平定向钻施工中的应用及特点
