泥浆比重对钻孔灌注桩质量的影响分析

５４　内蒙古石油化工　２０１０年第１９期　泥浆比重对钻孔灌注桩质量的影响分析　任宪忠　（中油辽河油田公司锦州采油厂，辽宁盘锦１２４０１０）　摘要；介绍了泥浆比重对钻孔灌注桩成孔、清孔及混凝土灌注的影响，并提出相应的技术措施。　关键词：钻孔灌注桩｝泥浆，比重　中图分类号：ＴＵ５２８．０６２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－－７９８１（２０１０）１９一ＯＯ５４一Ｏ１　１泥浆的作用和性能　钻孔泥浆是由水、粘土（或膨润土）和添加剂组　成。由于泥浆比重大于水的比重，在成孔过程中主要　是维护孔壁的稳定，维持钻孔一地层间的力的平衡，　携带和悬浮钻渣，另外，还有润滑和冷却钻头的作　用。而泥浆的最大特点是；循环过程中在压差作用下　能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁，在循环停止时，泥　浆能很快转为溶胶状而悬浮岩屑，防止岩屑过多的　沉淀而引起孔内事故。　泥浆的主要性能有：泥浆比重、粘度、静切力、含　砂率、胶体率、失水率和酸碱度等。每一个性能的变　化都直接影响着机械钻速、孔壁稳定、孔内净化、钻　头寿命和预防孔内事故问题等一系列的成孔工艺问　题。在泥浆性能指标中，最主要的是比重指标。泥浆　的比重是泥浆与４℃时同体积水的重量之比。泥浆　比重的大小决定于泥浆中固相含量和固相的比重，　其次与泥浆液中可溶性盐的数量有关。泥浆的固相　含量是指泥浆中固体颗粒占的重量或体积百分数。　泥浆比重的大小直接影响着孔壁稳定、机械钻速和　水下混凝土的灌注。比重较大时，虽然能维持钻孔和　地层间力的平衡，但也给施工带来许多不良的影响。　２泥浆比重对成孔过程的影响　在钻孔灌注桩施工中，所遇地层大多为第四系　地层，松散、易坍塌、水敏性强。在成孔过程中，为了　稳定孔壁，所用泥浆比重都较高，虽然能维持钻孔和　地层间力的平衡，维护孔壁的稳定，加大悬浮钻渣的　能力，但泥浆比重加大，泥浆中无用固相含量较高，　造成附在孔壁的泥皮比较厚，而且泥皮松疏、韧性较　低，不但会使钻孔缩径，而且会引起孔壁水化崩塌、　泥皮脱落，致使孔内得不到净化，造成清孔困难。另　外，泥浆中无用固相含量高，势必对管材、钻头、水泵　缸套、叶轮等磨损大，降低了其使用寿命。而且，无用　固相含量高，拖曳了钻头的进尺，使得粘土、岩屑颗　粒重复破碎，导致机械钻速的下降。　３泥浆比重对清孔的影响　在理论上，理想的泥浆是一种胶体，不会产生沉　淀现象。而实际上，粘土的颗粒比理想的胶体颗粒要　大得多，因此，泥浆的浓度会随着时间的变化而变　化。土粒越大，沉降的速度越快。在钻孔灌注桩施工　过程中，由于各工序的间隔时间较长，泥浆中固体颗　粒很容易沉淀，这些沉渣如不及时循环冲洗，将对桩　身的强度和水下混凝土的灌注带来影响。　４泥浆比重对导管灌注的影响　在混凝土灌注时，主要是靠导管内混凝土柱的　压力来升顶管外的混凝土和泥浆，同时冲击挤出孔　壁泥皮。这样，在有一定埋深的情况下，降低泥浆的　比重就具有很大的意义。因为随着混凝土不断的灌　注，也不断地挤出孑Ｌ壁周围的泥皮，使之进入上部的　泥浆和浮浆中。这样，在整个灌注阶段，管外混凝土　面以上的泥浆相对密度在不断增大，对混凝土的升　顶造成困难，使导管堵塞。　泥浆的比重除了在压力方面对混凝土灌注有影　响外，对混凝土的坍落度也有较大的影响。有资料表　明，对于同一种混凝土拌合物，假如在空气中的坍落　度为２１ｃｍ，在水中坍落度则降为１６．５ｃｍ，在比重为　１．２０的泥浆中，坍落度则进一步降为１４ｃｍ。这就说　明，混凝土的流动性随着环境介质的变化而变化，也　随介质比重的变化而变化。桩孔内泥浆的比重大，混　凝土流出导管后，扩散所受阻滞作用也随之加大，进　而引起从导管底口流出的混凝土在桩孔内不能升顶　上部混凝土，造成堵管事故。　５结束语　粘土以水化快、遣浆能力强、粘度大的的膨润土　或接近地表经过冻融的粘土为好，但应尽量就地取　材。　开钻前，泥浆池里应备有灌浆后的上返泥浆，以　作开钻用，严禁用清水开钻，防止地层压力失去平衡　而使孔壁坍塌，孔口垮塌。泥浆比重控制在１．ｉ５～　１．２５。　钻进过程中，从孔口返出的泥浆，要及时地流入　第一泥浆池，并把固相含量高的泥浆排空。而自然循　环流入沉淀池的泥浆，从沉淀池到循环池应该用细　孔铁丝网隔开，起到分离粗颗粒泥浆的目的。　次、二次清孔时，不要频繁加清水替浆，当泥　浆比重在１．１５～１．２Ｏ时，自然循环一段时间，就能　一达到清孔的目的。　［参考文献］　Ｅ１］　张镇波．海水ＫＣＩ／ＩＤＢＯＮＤ　ＰＯＬＹＭＥＲ防塌　泥浆的应用口］．石油钻采工艺，１９８５，（６）．　［２］仑吉．关于计算钻井液柱压头和调整泥浆比重　的资料［刀．探矿工程（岩土钻掘工程），１９８１，　（４）．　［３］　孙维林．泥浆中各类固相含量分析及计算新方　法口］．大庆石油学院学报，１９８１，（４）．　Ｃ４－］郝俊芳，唐林，黄卫．平衡钻井的合理泥浆比重　［－ｊ－］．西南石油学院学报，１９８５，（４）．　［５］沈忠厚．确定泥浆比重的原则和方法ＥＪ］．石油　钻采工艺，１９８２，（４）．　收稿日期：２ＯｌＯ一０７—２ｌ　作者简介：任宪忠（１９８２一），男，２００６年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现从事钻井工程管理工作。