SM植物胶在多布水电站地质钻探中的应用研究.pdf

工程施工
东北水利水电
2014年第10期
[文章编号]1002-0624(2014)10-0024-03
SM植物胶在多布水电站地质钴探中的应用研究
张述清,王佳佳,唐慧云
(西北水利水电工程有限责任公司,甘肃兰州730050)
[摘要]在水利水电勐探施エ中,深厚飛盖属的探取芯一直是形响钻探质量的关健因素。文
章针对深厚我盖层岩芯采取率较低的问题,对SM植物胶钻进的特点进行分析和研究,认为
SM植物胶骷进具有速度快、润滑性好、护壁性能好等特点,并在多布水电站深厚積盖层劫探
施工中取得了良好的应用效果,保证了エ期及勐探质量。
关键词]深厚覆盖层;地质钻探;SM植物胶;多布水电站
[中图分类号]TV53
文献标识码]B
1工程概况
3SM植物胶应用研究
11工程概况
SM植物胶(含28.8%高聚多糖)是一种利用多
多布水电站工程位于西藏林芝地区尼洋河干年生草本植物的根加工而成,呈土黄色的固体料
流上,距拉萨约375km,电站规划以发电为主,初粉末,无毒、无气味,在干燥的环境下可保持多年
正常蓄水位为307600m,正常蓄水位以下库容不变质。SM植物胶水解后是含无机盐和有机高分
为6316万m2,坝高为45m,装机容量为150MW。子的溶液,与泥浆相比,因其不含固相,比重低,适
1.2研究目的及要求
合较高的转速,它的性能在一定范围内可以调节,
1)为保证地层岩性的各种力学参数,深厚覆因而与清水相比有较好的携带岩屑能力,同时可
盖层中的岩芯采取率达到90%以上。
在孔壁上形成薄膜而起到护壁作用。
2)孔孔深要求打入基岩2m,终孔径φ75m。3.1SM植物胶作用
3)必须满足地质任务书要求的工期内完成。
1)提高了钻进速度。SM植物胶因比重小,固
4)进一步探索SMA植物胶浆液的各种性能变化相含量低且不分散,大大提高了钻进速度。
情况,收集各种数据,不断更新钻孔循环液,改进
2)SM植物胶的润滑性能好。SM植物胶水解
深厚盖层钻探工艺。
后形成混合型高分子表面活性剂,可吸附在金属
管子和岩石表面起润滑作用,减小钻杆柱与孔壁
2勘探过程中存在的问题
间的摩擦阻力。其次润滑性能好,减少了钻杆折断
1)常规钻探方法钻进,清水作为冲洗液,岩芯和卡钴事故,斌轻了设备易损件的磨损,提高了使
采取率较低,平均岩芯采取率不到70%
用寿命。
2)施工人员对植物胶工艺参数了解不足,造成
3)SM植物胶护壁性能好并有防渗和堵漏效
了孔内机械事故频发,进而造成工程进度严重滞后。用。SM植物胶高分子化合物,在岩层表面因多点
3)钻孔过程中的工艺参数选取不当,造成合吸附可形成薄的吸附膜,能够減轻浆液对地层的
班钻孔效率低。
浸蚀作用,而且对于破碎地层,可阻止滤液渗入裂
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工程施工
缝和多点吸附膜的保护而不易坍塌掉块,具有良形成大小不一的团块,从而降低浆液的性能,堵塞
好的护壁效果。同时在裂隙上形成多点吸附膜,阻吸水头,给钻进工作制造障得。
止水的渗透,增强了孔壁的堵漏效果。
2)当发现浆液中含砂量较高、性能迅速降低
4)SM植物胶造孔孔内清洁,减少了卡埋钻等时,应立即进行换浆。
孔内事故。首先,SM植物胶由于其流变性能好,即
3)为了净化浆液,在泥浆循环系统中至少应
动塑比和K3n值比较好,剪切稀释性好,在环空中有一个沉淀箱,且循环槽的长度按适当的坡度设
易调节到改型层流,因而其携带岩屑的能力较强,计,不得小于10m,否则将影响浆液中岩屑的沉
孔内净化效果好。其次,SM植物胶有较强的絮凝淀,降低浆液循环使用的时间。
作用,浆液体系中的岩屑颗粒粗,返出地表后易用
4)在钻进过程中,如发现浆液漏失,应立即进
机械除砂装置或者在重力作用下沉淀下来,除砂行堵漏。如漏失严重堵漏无效时,可下套管进行隔
效果好。因此,SM植物胶使得孔内清洁,减少了ニ离,严禁顶漏钻进,否则极易造成孔壁坍塌事故。
次破碎,钻具回转平稳和升降颅畅,从而减少了卡
5)限制起下钻的速度,减少孔内泥浆的激荡
埋钻等孔内事故。
压力对孔壁稳定造成的影响,每次起下钻时应向
3.2设备情况
孔内回灌泥浆以维持孔内的压力平衡,保持孔壁
1)投入xY-2型钻机2合,口径75mm,钻的稳定。
进能力为300m,匹配BW-200/40泥浆泵2台,3.4SM胶钴进参数研究
SD双管单动金钢石钻具以及简易净化系统。净
1)在钻进规程参数选择中,对于砂层应遵循
化系统包括加浆兼除砂功能的回浆槽、沉淀池和低压、中转速、小泵量的原则,即钻压应控制在2
搅拌机。
3MPa范围内,转速在600~700r/min比较适合
2)地勘钻孔常规孔身结构开孔孔径为146mm,而泵量则应尽可能的小,以减少泥浆对孔壁的冲
终孔孔径75mm及相应的钻具、岩芯管等钻材。刷力;而对于中硬较完整岩层则采用低压、高转速
3)全孔取芯兼作各种水文地质试验的仪器设备。及大泵量的原则,保证比较快的钴进速度。
3.3SM植物胶配制与维护
2)在钻进中,应经常清理堵塞在吸水头上的
3.3.1SM植物胶的配制
搅散的泥浆团块,以免使吸入孔内的泥浆浓度降
1)SM植物胶低固相冲洗液的配方:膨润士低,达不到最佳的护壁效果。
(土粉)的加量4%-8%;SM植物胶的加量为0.5%
3)经常检查单动双管钴具的单动性能,尤其
1%;纯碱加量为土粉和SM植物胶总重量的5%是轴承的灵活性,应及时拆卸,清洗加油,更换密
69%;PHP干粉加量为100~300PPm。
封圈,合理调节内、外管间隙。在砂土层中,将卡簧
2)SM植物胶低固相冲洗液的制备:将土粉和座及钻头的闯隙增大到8~10mm,以防水路堵塞,
SM植物胶粉混合后同时加入纯碱水溶液中搅拌在卵砾层中则控制在3~5mm为宜。
或先将土粉在纯碱中搅匀后,再加入SM植物胶4效果分析
搅拌20~30min,然后浸泡待稠化后使用。亦可将
在西藏尼洋河多布水电站勘探中,深厚覆盖
分别泡好的2种浆液按比例混合并加水稀释,搅
层使用SM植物胶作为钻进浆液,全部钻孔达到
拌均匀即可使用。
了钻探取芯、取样等标准。在钻进过程中取出的岩
3.3.2SM植物胶的维护
1)在搅拌冲洗液时,首先应加入约搅拌机容
芯完整,大多能分辨出原地层的物质组成和结构
量1/3的水量,开动搅拌机,加入所需的完全溶解
状态,还在砂层中取出了未扰动的柱状原样。通过
此次植物胶钴探施工,最深钻孔达到251.1m,平
后的纯碱水,再加入SM植物胶干粉或土粉和植
均日钻孔完成量为17.20m,岩芯采取率达到
物胶的混合物。否则,将影响植物胶粉的分散,易
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