CN106675539A - 一种高效速溶泥浆粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高效速溶泥浆粉及其制备方法，其是由增粘剂、降滤失剂和沉渣加速剂复配而成，各组分所占重量份为：增粘剂70～85份；降滤失剂10～20份；沉渣加速剂5～15份。本发明增粘剂可以在短时间内溶解完全，在低掺量条件下达到高粘性，使泥浆拉丝状态好；降滤失剂可以减轻水的渗透作用，明显降低泥浆的失水量，对周围的地层起到很好的稳定作用；运用沉渣加速剂对泥浆做除砂净化的工作，避免二次清孔，控制泥浆中的含砂量，降低过多砂砾对钻头的磨损，将泥浆的循环使用次数提高至8次，节约经济成本；高效速溶泥浆粉能够广泛应用于粉砂层、黏土层、水敏地层等多种地质条件；高效速溶泥浆粉在使用过程中对井壁的护壁时间长达48小时不塌方。
Description
技术领域
本发明涉及一种桩基护壁泥浆材料，具体是一种高效速溶泥浆粉及其制备方法。
背景技术
在日益发展的铁路、地铁等基础设施建设中，为保证大批新建工程高质量和低风险施工，旋挖钻孔施工技术因具有施工安全性高、环境影响小和施工质量高等技术优势而被广泛使用。旋挖钻机施工时一般为静态泥浆护壁，多由膨润土或单一增稠组分配制而成，技术层面存在泥浆制备时需要的人工多，弃浆量大，弃浆不加处理容易形成二次公害，弃浆处理的费用高，制浆成本高和污染环境严重等弊端，无法满足高质量、低风险、环境友好和文明施工的需求。聚合物泥浆是一种高分子量的人工合成聚合物，它可以在较低的浓度条件下，创造极佳的黏度环境。它极长的分子链呈卷状无序地分散泥浆中,这些单个的小卷受到剪切力后就会伸展开来，穿过不同的层面形成连接桥，这种表面吸附与桥接作用在钻进时会发生效力，保证周围地层的稳定；同时，这种作用也可以帮助泥浆最大限度地黏结住被切削下的钻屑,使得钻头能够轻易从钻孔中移出钻屑,从而提高钻进效率。聚合物泥浆以使用方便、弃浆量小、环境污染及二次公害小、制浆时使用人工少的优点，在旋挖钻孔施工中正得到广泛的应用。
目前国内钻井用聚合物泥浆多有失水量高、粘度低、护壁效果一般的问题，且在循环利用及复杂地质条件的使用上仍存在缺陷。这些都容易造成人工多、弃浆量大、成本高。CN105482789A中公开了一种新型钻井泥浆的制备方法，该方法制备的泥浆中含有膨润土，使泥浆的保水性和护壁力增强，但未解决弃浆量大及环境污染严重等主要问题，更未考虑到在泥浆配制中摒弃传统的膨润土组分，且依然能够达到同样护壁效果的产品；CN102994060A中公开了一种岩土钻挖孔工程聚合物型无固相泥浆的制备方法，该泥浆产品仅针对于松散砂及风化破碎岩层，适用地质条件单一，且未提及泥浆的循环利用这一功效；CN104312553A中公开了一种钻井泥浆处理剂的制备方法，该泥浆产品组分单一，功能仅局限于泥岩的防塌护壁，在绿色环保、循环使用和适用多种地质条件方面并没有得到改善。这些产品仅仅侧重对泥浆某一性能的提升，不能全面满足多种地层的旋挖钻井施工对泥浆性能的要求。针对砂层、黏土层和水敏地质等多种复杂地质，要求泥浆性能防塌护壁效果好、失水量低、成本低、环境友好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效速溶泥浆粉及其制备方法，其具有较高的粘度特性，使用时可促进固体颗粒的降沉，控制泥浆内的含砂量在指定要求内，从而让泥浆的可循环利用次数高达8次。同时该泥浆兼具改善钻井液的降滤失性，有效地提升了稳定护壁效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高效速溶泥浆粉，其是由增粘剂、降滤失剂和沉渣加速剂复配而成，各组分所占重量份为：增粘剂70～85份；降滤失剂10～20份；沉渣加速剂5～15份。
进一步方案，所述增粘剂为非离子型聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或多种。
进一步方案，所述非离子型聚丙烯酰胺分子量有800～1000万、聚氧化乙烯分子量有400～600万、聚乙烯醇分子量有10～30万。
进一步方案，所述降滤失剂为淀粉接枝聚丙烯酸钠、羟丙基纤维素、腐植酸钾中的一种或多种。
进一步方案，所述沉渣加速剂为聚合氯化铝和阳离子型聚丙烯酰胺中的一种或两种。
本发明的另一个目的在于提供一种高效速溶泥浆粉的制备方法，包括以下步骤：按配比称取增粘剂、降滤失剂、沉渣加速剂，一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为20～30r/min，搅拌混匀15min，即得高效速溶泥浆粉。
本发明与现有技术成果相比，具有以下有益效果：
(1)增粘剂可以在短时间内溶解完全，在低掺量条件下达到高粘性，使泥浆拉丝状态好；
(2)降滤失剂可以减轻水的渗透作用，明显降低泥浆的失水量，对周围的地层起到很好的稳定作用；
(3)运用沉渣加速剂对泥浆做除砂净化的工作，避免二次清孔，控制泥浆中的含砂量，降低过多砂砾对钻头的磨损，将泥浆的循环使用次数提高至8次，节约经济成本；
(4)高效速溶泥浆粉能够广泛应用于粉砂层、黏土层、水敏地层等多种地质条件；
(5)高效速溶泥浆粉在使用过程中对井壁的护壁时间长达48小时不塌方。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用原料均为市售。
一种高效速溶泥浆粉，其是由增粘剂、降滤失剂和沉渣加速剂复配而成，各组分所占重量份为：增粘剂70～85份；降滤失剂10～20份；沉渣加速剂5～15份。
其制备方法包括以下步骤：按配比称取增粘剂、降滤失剂、沉渣加速剂，一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为20～30r/min，搅拌混匀15min，即得高效速溶泥浆粉。
实施例1
应用工程：陕西省某铁路工程桩施工，施工工艺为旋挖钻孔，桩长约50米，桩径1米，地质条件是20米以下为粉细砂层。
高效速溶泥浆粉配制组成如表1，制备出的泥浆应用性能见表2。
表1高效速溶泥浆粉原料组成(单位：份)
| 非离子型聚丙烯酰胺 | 淀粉接枝聚丙烯酸钠 | 腐植酸钾 | 聚合氯化铝 |
| 85 | 5 | 5 | 5 |
表2制备出的泥浆应用性能
| 粘度(s) | 30 | 匀质性时长(h) | 120 |
| 最后一次循环前含沙率(％) | 0.4 | 循环次数(次) | 6 |
| 7.5min失水量(ml) | 55 | 最长稳壁时长(h) | 48 |
实施例2
应用工程：河南省某铁路工程桩施工，施工工艺为旋挖钻孔，桩长约50米，桩径1.2米，地质条件是10米以下为粘土层。
高效速溶泥浆粉配制组成如表3，制备出的泥浆应用性能见表4。
表3高效速溶泥浆粉原料组成(单位：份)
表4制备出的泥浆应用性能
| 粘度(s) | 21 | 匀质性时长(h) | 118 |
| 最后一次循环前含沙率(％) | 0.4 | 循环次数(次) | 7 |
| 7.5min失水量(ml) | 50 | 最长稳壁时长(h) | 45 |
实施例3
应用工程：湖南省某铁路工程桩施工，施工工艺为旋挖钻孔，桩长约60米，桩径1米，地质条件为水敏地质。
高效速溶泥浆粉配制组成如表5，制备出的泥浆应用性能见表6。
表5高效速溶泥浆粉原料组成(单位：份)
| 非离子型聚丙烯酰胺 | 聚氧化乙烯 | 羟丙基纤维素 | 腐植酸钾 | 聚合氯化铝 |
| 30 | 40 | 15 | 5 | 15 |
表6制备出的泥浆应用性能
| 粘度(s) | 26 | 匀质性时长(h) | 115 |
| 最后一次循环前含沙率(％) | 0.5 | 循环次数(次) | 8 |
| 7.5min失水量(ml) | 30 | 最长稳壁时长(h) | 42 |
由表2、4和6可知，增粘剂可以在短时间内溶解完全，在低掺量条件下达到高粘性，使泥浆拉丝状态好；降滤失剂可以减轻水的渗透作用，7.5min失水量在55ml以下，明显降低泥浆的失水量，对周围的地层起到很好的稳定作用；运用沉渣加速剂对泥浆做除砂净化的工作，避免二次清孔，控制泥浆中的含砂量，降低过多砂砾对钻头的磨损，将泥浆的循环使用次数提高至8次，节约经济成本；高效速溶泥浆粉在使用过程中对井壁的护壁时间长达48小时不塌方。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高效速溶泥浆粉，其特征在于，其是由增粘剂、降滤失剂和沉渣加速剂复配而成，各组分所占重量份为：增粘剂70～85份；降滤失剂10～20份；沉渣加速剂5～15份。
2.根据权利要求1所述的高效速溶泥浆粉，其特征在于，所述增粘剂为非离子型聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的高效速溶泥浆粉，其特征在于，所述非离子型聚丙烯酰胺分子量有800～1000万、聚氧化乙烯分子量有400～600万、聚乙烯醇分子量有10～30万。
4.根据权利要求1所述的高效速溶泥浆粉，其特征在于，所述降滤失剂为淀粉接枝聚丙烯酸钠、羟丙基纤维素、腐植酸钾中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高效速溶泥浆粉，其特征在于，所述沉渣加速剂为聚合氯化铝和阳离子型聚丙烯酰胺中的一种或两种。
6.如权利要求1-5任一项所述的高效速溶泥浆粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比称取增粘剂、降滤失剂、沉渣加速剂，一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为20～30r/min，搅拌混匀15min，即得高效速溶泥浆粉。
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