CN101665683A - 一种矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆 - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
一种矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆。该矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆包括下列组分，各组分按重量份计，水881份～912份、膨润土200份～300份、纯碱3份～4.5份、钠羧甲基纤维素0.1份、腐植酸钾1.0～2.5份、蔗糖0.75～1.85份。本发明用于地面预注浆领域，可有效减少止浆塞工作状态行下发生掉块埋塞、窜浆埋塞及压差卡钻等事故发生的概率，能确保注浆乃至矿井建设的安全高效，具有很好的应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及煤矿矿井建设的地面预注浆领域，特别适用于矿井深度超过800m或穿过复杂地层的地面预注浆工程中所用的一种矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆。
背景技术：
注浆孔钻进施工中，除了可能出现漏水、涌水、涌砂，孔壁膨胀缩径、孔壁表面剥落，掉块、崩解坍塌等各种复杂情况外，还因其工艺的特殊性，有其自身的特点：需使用维护时间长(几个月甚至十几个月)、孔径要求规则均匀(确保止浆塞顺利上下及止浆)、孔内分段止浆且钻具及止浆塞在孔内静置时间长(几小时甚至几十小时)等。因此，注浆孔较普通钻孔更容易出现缩径、塌孔、压差卡钻等事故。若孔内出现缩径现象，将造成止浆塞上下困难。若注浆过程中孔内出现掉块坍塌或压差卡钻现象，处理埋塞事故要比处理埋钻事故复杂得多，轻则延误工期、增加费用，重则注浆孔报废。此外，因地面预注浆施工工艺有钻注交替作业的特殊性，注后扫孔岩粉颗粒随泥浆携带至地面的过程中，岩粉成为有害固相，不同类型的泥浆性能波动不同，处理周期及成本差别巨大。
随着井筒深度的加深及穿过地层越来越复杂，以上问题越显突出，泥浆的性能及使用技术，成为制约地面预注浆工期乃至建井工期的关键。
深井注浆施工使用清水或稀泥浆钻进已经不能满足工程需要。普通泥浆因失水量变化范围大，止浆期间产生压差卡钻的风险大；止浆塞工作期间若发生窜浆或返浆，泥浆易加速注浆浆液硬化速度，造成埋塞概率较大。高聚物泥浆有粘度低、失水量小、流变性好、护壁能力强和钻进效率高的优点，比较适合复杂地层钻进。但高聚物泥浆掺入扫孔岩粉后，泥浆处理周期长，若实际施工时经常更新泥浆，又存在成本过高及污染严重的问题，故也不适于井筒地面预注浆施工使用。
正是因为注浆施工工艺的特殊性，所以地面预注浆用泥浆需降低其的性能波动，缩短岩粉混入泥浆后的处理周期。同时，应提高泥浆的悬浮能力和失水造壁能力，防止止浆塞工作时孔内发生掉块埋塞或压差卡钻等事故，最后，增加泥浆对水泥缓凝作用，减少返浆埋塞事故的发生概率。总之，控制注浆孔泥浆的稳定性和失水量，增加泥浆对水泥的缓凝作用是关键。
发明内容：
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种地面预注浆止浆塞工作泥浆，具有以下特点：失水量小，形成的泥皮致密且薄；流动性好，携带岩粉和悬浮能力强；配制方便，泥浆处理简单，维护方便，性能稳定，使用周期长；对注浆窜浆浆液有很好的缓凝作用，有效防止窜浆及返浆埋塞事故的发生；适用性广，既能在破碎、坍塌掉块地层中使用，也能在泥状破碎岩层和水敏性岩层中使用，能够适合不同岩层注浆孔的要求。
本发明采用的技术方案是：该矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆包括下列组分，各组分按重量份计，水881份～912份、膨润土200份～300份、纯碱3份～4.5份、钠羧甲基纤维素0.1份、腐植酸钾1.0～2.5份、蔗糖0.75～1.85份。
上述的技术方案还包括防塌润滑剂0.5份～1.0份。
上述的水894份、膨润土250份、纯碱4.0份、钠羧甲基纤维素0.1份、腐植酸钾1.8份及蔗糖1.4份。
本发明制备方法：膨润土水化时间必须超过48h。严禁将处理剂干粉直接投放至泥浆中。各种处理剂如钠羧甲基纤维素、腐植酸钾等分别预先用水溶解至无颗粒状为止。溶解之后将各种组分混合。
上述方案中钠羧甲基纤维素既能起降失水作用，又能提高粘度。腐植酸钾具有降失水、稀释分散、防止孔壁坍塌及减轻与防止钻具内结泥皮的作用。蔗糖有缓凝作用，且该组分对泥浆中其它处理剂性能不产生影响。
根据《GB/T 16783.1-2006钻井液现场测试 第1部分：水基钻井液》，本发明所配置的泥浆性能参数如下表1。
泥浆性能参数 表1
本发明具有如下有益效果：本发明所提供的泥浆完全满足注浆施工工艺需要，泥浆配置简单，性能稳定、失水量可以得到有效控制，本泥浆对破碎地层起到有效的抑制坍塌的作用，对孔内掉块及岩粉有较好的悬浮能力，对返浆或窜浆浆液能起到缓凝的作用，最终确保止浆塞工作期间不发生掉块埋塞、返浆埋塞或压差卡钻事故。
在矿井建设实际应用方面，本发明在国投新集杨村煤矿地面预注浆工程的后期采用，成功地治理了注浆孔坍塌易埋钻、埋塞等问题，事故率降低了83.3％，取得了满意的效果，解决了注浆工艺复杂性对泥浆性能要求高的难题。
具体实施方式：
下面将对本发明作进一步说明：下述实施例采用《GB/T 16783.1-2006钻井液现场测试 第1部分：水基钻井液》方法进行检测。
实施例1、本发明使用淡水和膨润土为基本原料，以纯碱、钠羧甲基纤维素、腐植酸钾、蔗糖、防塌润滑剂为处理剂，坍塌掉块现象严重时加入防塌润滑剂，配置1m3泥浆，各组份质量为：
水： 910kg
膨润土： 200kg
纯碱： 3.5kg
钠羧甲基纤维素： 0.1kg
腐植酸钾： 1.5kg
蔗糖： 1.0kg
防塌润滑剂： 0.8kg
泥浆漏斗粘度18s，失水量12mL/30min，泥皮厚度0.7mm，与单液水泥浆混合后，单液水泥浆初凝时间延长至17h，终凝时间延长至203h。
实施例2、本发明使用淡水和膨润土为基本原料，以纯碱、钠羧甲基纤维素、腐植酸钾、蔗糖为处理剂，配置1m3泥浆，各组份质量为：
水： 894kg
膨润土： 250kg
纯碱： 4.0kg
钠羧甲基纤维素： 0.1kg
腐植酸钾： 1.8kg
蔗糖： 1.4kg
泥浆漏斗粘度19s，失水量9mL/30min，泥皮厚度0.6mm，与单液水泥浆混合后，单液水泥浆初凝时间延长至19.5h，终凝时间延长至280h。
实施例3、本发明使用淡水和膨润土为基本原料，以纯碱、钠羧甲基纤维素、腐植酸钾、蔗糖、防塌润滑剂为处理剂，配置1m3泥浆，各组份质量为：
水： 875kg
膨润土： 300kg
纯碱： 4.0kg
钠羧甲基纤维素： 0.1kg
腐植酸钾： 2.0kg
蔗糖： 1.8kg
防塌润滑剂： 1.0kg
泥浆漏斗粘度22s，失水量13mL/30min，泥皮厚度0.8mm，与单液水泥浆混合后，单液水泥浆初凝时间延长至23h，终凝时间延长至315h。
在基岩段止浆，拉塞前，应把泥浆失水量调整到6～10mL/(30min)范围内，控制泥皮厚度，且在基岩段灌满优质泥浆，以确保孔内安全；地面预注粘土水泥浆时，返浆量超过1L/min，应重新止浆。
本发明是在地面预注浆施工时，减少止浆塞工作状态下，易掉块或返浆造成的埋塞事故的概率，同时减少发生压差卡钻事故的概率。根据注浆工艺的特殊需求，本发明提供的泥浆具有性能稳定易维护、能防止孔内掉块埋塞、泥浆悬浮能力强确保注浆返浆时不埋塞、失水量小、泥浆对水泥具有缓凝作用等特点。
上述实施例中钠羧甲基纤维素是由江苏省徐州市恒扬化工有限公司提供的高粘度钠羧甲基纤维素；腐植酸钾是由天津华孚油田化学有限公司提供的有机硅腐植酸钾，型号为FT-201；防塌润滑剂由江西省萍乡市春蕾钻井助剂公司提供的型号为FT-342。
Claims (3)
1、一种矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆，其特征在于：该工作泥浆包括下列组分，各组分按重量份计，水881份～912份、膨润土200份～300份、纯碱3份～4.5份、钠羧甲基纤维素0.1份、腐植酸钾1.0～2.5份、蔗糖0.75～1.85份。
2、根据权利要求1所述的矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆，其特征在于：还包括防塌润滑剂0.5份～1.0份。
3、根据权利要求1所述的矿井地面预注浆止浆塞工作泥浆，其特征在于：水894份、膨润土250份、纯碱4.0份、钠羧甲基纤维素0.1份、腐植酸钾1.8份及蔗糖1.4份。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20120418 |