CN103059823B - 一种旋挖钻机钻孔冲洗液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋挖钻机钻孔冲洗液及其制备方法，所述旋挖钻机钻孔冲洗液由以下组分及重量份数的原料制成：膨润土2.0-4.0份；Na2CO3 0.1-0.2份；NaOH 0.05-0.15份；絮凝剂0.1-0.5份；复合堵漏剂FD-1 2.0份；水100份；该旋挖钻机钻孔冲洗液的制备方法包括等工艺步骤；本发明所提供的旋挖钻机钻孔冲洗液，具有强抑制性，用于地铁桩基工程钻孔井施工时能够保持孔壁稳定，提高岩心采取率；而且该制备方法，操作简便。

Description

一种旋挖钻机钻孔冲洗液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种旋挖钻机钻孔冲洗液及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
我国钻孔桩施工传统采用膨润土泥浆护壁。随着科技进步，聚化合物泥浆技术逐渐地被引入到旋挖钻孔施工作业中，该技术能对孔壁提供压力，防止在不稳定地层中钻孔坍塌，最大化旋挖钻机的装载能力，提高掘进速度，泥浆成本比膨润土泥浆低，具有一定的经济效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种旋挖钻机钻孔冲洗液及其制备方法。
为达到上述目的，本发明提供一种旋挖钻机钻孔冲洗液，所述旋挖钻机钻孔冲洗液由以下重量份数的原料制成：
膨润土            2.0-4.0份；
Na2CO3            0.1-0.2份；
NaOH              0.05-0.15份；
絮凝剂            0.1-0.5份；
复合堵漏剂FD-1    2.0份；
水                100份。
优选地，其中所述旋挖钻机钻孔冲洗液由以下重量份数的原料制成：
膨润土       4.0份；
Na2CO3       0.15份；
NaOH              0.1份；
絮凝剂            0.2份；
复合堵漏剂FD-1    2.0份；
水                100份。
优选地，其中所述膨润土为钠基膨润土，该膨润土的造浆率大于20m3/t。
优选地，其中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺PAM-1、聚丙烯酰胺PAM-2或乳液聚合物DS-309。
本发明还提供上述旋挖钻机钻孔冲洗液的制备方法，将所述重量份数的膨润土、Na2CO3、NaOH、絮凝剂、复合堵漏剂FD-1依次混溶于水中。
本发明所提供的旋挖钻机钻孔冲洗液，其中膨润土，尤其是钠基膨润土的单位结构层间能吸附大量的水，膨胀率高。膨润土水化后形成不透水的可塑性胶体，同时挤占与之接触的土颗粒之间的孔隙，形成致密的不透水的防水层，从而达到防水的目的。
本发明所提供的旋挖钻机钻孔冲洗液，其中Na2CO3使膨润土进一步钠化，提高造浆率，减小滤失量；调节泥浆pH值，提高冲洗液液相粘度，增加稳定性
本发明所提供的旋挖钻机钻孔冲洗液，其中NaOH用于调节PH值。
本发明所提供的旋挖钻机钻孔冲洗液，其中絮凝剂具有以下作用：1)絮凝性：使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起絮凝作用；2)粘合性：能通过物理的、化学的作用，起粘合作用；3)降阻性：有效地降低流体的摩擦阻力；4)增稠性：有增稠作用。
本发明所提供的旋挖钻机钻孔冲洗液，其中复合堵漏剂FD-1对孔隙及微裂漏失，堵漏速度快，能迅速形成具有一定强度的非渗透性屏蔽带，显著降低泥浆的滤失量，又不影响泥浆的流变性能，不受电解质污染影响，无毒，无害。
本发明的优点在于：本发明所提供的旋挖钻机钻孔冲洗液，具有强抑制性，用于地铁桩基工程钻孔井施工时能够保持孔壁稳定，提高岩心采取率。而且该制备方法，操作简便，性能优越，价格合理，安全环保，适用性强，通过室内及现场试验的测试，能够满足北京地区砂卵石地层土压平衡盾构施工的要求。
具体实施方式
为详细说明本发明的各种有效组分组成、制备方法，列举如下实施例详细说明。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例的旋挖钻机钻孔冲洗液，由以下重量份数的原料制成：
钠基膨润土         4.0份；
Na2CO3             0.15份；
NaOH               0.1份；
聚丙烯酰胺PAM-1    0.2份；
复合堵漏剂FD-1     2.0份；
水                 100份。
其中钠基膨润土购自山东华潍膨润土有限公司；Na2CO3与NaOH购自天津化学试剂五厂；聚丙烯酰胺PAM-1购自苏州市正成节能环保科技有限公司；复合堵漏剂FD-1购自巴州铭信油田化学助剂公司。
上述旋挖钻机钻孔冲洗液的制备方法为，将4.0份膨润土、0.15份Na2CO3、0.1份NaOH、0.2份聚丙烯酰胺PAM-1、2.0份复合堵漏剂FD-1依次混溶于100份水中。
实施例2
本实施例的旋挖钻机钻孔冲洗液，由以下重量份数的原料制成：
钠基膨润土         4.0份；
Na2CO3             0.15份；
NaOH               0.1份；
聚丙烯酰胺PAM-2    0.2份；
复合堵漏剂FD-1    2.0份；
水                100份。
其中钠基膨润土购自山东华潍膨润土有限公司；Na2CO3与NaOH购自天津化学试剂五厂；聚丙烯酰胺PAM-2购自苏州市正成节能环保科技有限公司；复合堵漏剂FD-1购自巴州铭信油田化学助剂公司。
上述旋挖钻机钻孔冲洗液的制备方法为，将4.0份膨润土、0.15份Na2CO3、0.1份NaOH、0.2份聚丙烯酰胺PAM-2、2.0份复合堵漏剂FD-1依次混溶于100份水中。
实施例3
本实施例的旋挖钻机钻孔冲洗液，由以下重量份数的原料制成：
钠基膨润土         4.0份；
Na2CO3             0.15份；
NaOH               0.1份；
乳液聚合物DS-309   0.2份；
复合堵漏剂FD-1     2.0份；
水                 100份。
其中钠基膨润土购自山东华潍膨润土有限公司；Na2CO3与NaOH购自天津化学试剂五厂；乳液聚合物DS-309购自河南龙翔石油助剂有限公司；复合堵漏剂FD-1购自巴州铭信油田化学助剂公司。
上述旋挖钻机钻孔冲洗液的制备方法为，将4.0份膨润土、0.15份Na2CO3、0.1份NaOH、0.2份乳液聚合物DS-309、2.0份复合堵漏剂FD-1依次混溶于100份水中。
实施例4
测定实验
1.1主要仪器设备
ZNN-D6六速旋转粘度计(青岛海通达专用仪器厂)
SD型多联中压滤失仪(青岛海通达专用仪器厂)
变频四轴搅拌机(青岛海通达专用仪器厂)
FA1004型天平：精确度为0.0001g(青岛海通达专用仪器厂)
1.2流变性测定
按照API钻井液性能评价标准配制和养护冲洗液，冲洗液性能测定方法按照以下步骤进行。
(1)利用直读式ZNN—D6六速旋转粘度计测量钻井液的粘度，以评价钻井液的流变性能。
(2)将刚搅拌好的泥浆倒入样品杯刻度线处(350毫升)立即放置在托盘上，上升托盘使液面至外筒刻度线外，拧紧手轮，固定托盘。
(3)迅速从高速到低速进行测量，待刻度盘读数稳定后分别记录θ600、θ300、θ200、θ100、θ6、θ3的读数。
流变参数的计算：
表观粘度：         AV＝0.5θ600   (mPa.s)
塑性粘度:        PV＝θ600-θ300   (mPa.s)
动切力:          YP＝0.511(θ300-μy)   (Pa)
1.3滤失量测定
泥浆滤失量的测定是按美国石油学会标准(API)进行的，即在0.69MPa的气体压力下，记录30分钟时的失水量FLAPI。
(1)用左手拿住泥浆杯，用食指堵住泥浆杯的气接头小孔，倒入被测泥浆，高度以低于密封圈2～3毫米为最好，放好密封圈，铺平一张滤纸，拧紧泥浆杯盖，然后将泥浆杯连接在三通接头上，将20ml量筒放置在泥浆杯下面，对准出液孔。
(2)打开气源，使压力表指示保持在0.69MPa，当见到第一滴滤液时开始计时。
(3)当测量时间在7.5分钟时，如果失水量小于8毫升，可继续测量至30分钟，如果失水量大于8毫升，则用7.5分钟的失水量乘以2作为泥浆30分钟的失水量FLAPI。
(4)当测量时间到时，随意取下量筒，关闭气源，放出余气。待泥浆杯中的空气放尽后，取下泥浆杯并倒转后拧开杯盖，取出滤纸，洗掉泥饼上的浮层，用不锈钢尺测量其厚度，并观察泥饼的特征，记录泥饼的厚度。
按照API标准分别于常温下测定对比组、实施例1、实施例2和实施例3所制备的冲洗液的堵漏性能，结果见表1。
表1  实施例1、实施例2和实施例3及对比组的堵漏性能测定结果
其中：4.0份膨润土浆为4.0份钠基膨润土+0.15份Na2CO3+0.1份NaOH+100份水的混合物；PAM-1为聚丙烯酰胺PAM-1；PAM-2为聚丙烯酰胺PAM-2；DS-309为乳液聚合物DS-309；FD-1为复合堵漏剂FD-1。
从表1实验结果可以看出，在4.0份膨润土浆中，由聚丙烯酰胺PAM-1配制而成的冲洗液，表观粘度与塑性粘度较高，具有较好的流变性能和失水造壁性能，能满足旋挖钻机钻孔施工的要求，具有较好的应用效果。
以上所述，仅为本发明的实施例，应当指出，对于本技术中的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术特征的前提下，还可以做若干的改进和润饰，这些润饰和改进也应属于本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种旋挖钻机钻孔冲洗液，其特征在于，所述旋挖钻机钻孔冲洗液由以下重量份数的原料制成：
膨润土                 2.0-4.0份；
Na2CO3                 0.1-0.2份；
NaOH                 0.05-0.15份；
絮凝剂                  0.1-0.5份；
复合堵漏剂FD-1         2.0份；
水                               100份；
其中，所述膨润土为钠基膨润土，该膨润土的造浆率大于20m3/t；
通过以下步骤制得： 将所述重量份数的膨润土、Na2CO3、NaOH、絮凝剂、复合堵漏剂FD-1依次混溶于水中。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻机钻孔冲洗液，其特征在于，所述旋挖钻机钻孔冲洗液由以下重量份数的原料制成：
膨润土                      4.0份；
Na2CO3                     0.15份；
NaOH                         0.1份；
絮凝剂                        0.2份；
复合堵漏剂FD-1         2.0份；
水                               100份；
所述膨润土为钠基膨润土，该膨润土的造浆率大于20m3/t。
3.根据权利要求1或2所述的旋挖钻机钻孔冲洗液，其特征在于，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺PAM-1、聚丙烯酰胺PAM-2或乳液聚合物DS-309。
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