0 引言
在过去的一段时间里, 泥浆循环回收利用的问题并没有得到人们的重视, 而随着环保意识的逐渐加深, 人们也开始关注起定向钻穿越施工过程中产生的大量泥浆的循环使用问题。因此, 有必要对泥浆循环使用及处理技术在定向钻穿越施工中的应用问题展开探讨, 以便为相关工作的开展提供一定的指导。
1 定向钻穿越施工中泥浆使用问题
在广西液化天然气项目输气管道工程施工的过程中, 来宾段线路施工需要使用定西钻穿越施工技术穿越红水河。需要穿越的地区地表水变化较大, 雨期水量也较大, 穿越处河床宽度达到了294m, 河面流水宽度约63mm, 河流主槽水位深约20.64mm, 河床中基岩直接出落。在进行定向钻穿越施工时, 工程管线为Φ813×17.5mm, 定向钻管道出入土点之间水平长度为1005.7m ;定向钻穿越与线路接点间管道水平长度为975.6m, 管道实际长986.72m。在扩孔阶段, 需要使用大量的泥浆, 以至于使泥浆成本和征地成本得到了增加。在穿越完成后, 又会产生大量需要处理的废弃泥浆。而一旦无法进行废弃泥浆的有效处理, 就会导致周围的农田和水源遭到污染[1]。因此, 需要使用泥浆循环使用及处理技术进行该工程在定向钻穿越施工中的泥浆的处理, 以便在节省一定施工成本的同时, 避免周围环境遭到污染。
2 定向钻穿越施工中泥浆循环使用及处理技术
2.1 技术应用目标
在定向钻施工中使用泥浆循环使用及处理技术时, 应该明确技术的应用目标。就目前来看, 应用该技术主要有两个目标需要达成。一方面, 该工程项目需要使用大量的泥浆, 所以需要耗费一定的施工成本。而应用泥浆循环使用技术, 可以将回收的泥浆进行净化处理, 然后进行泥浆的循环利用, 所以能够使泥浆的使用量得到减少, 继而使施工成本得到降低。而根据这一特点, 可以设定提高泥浆的循环使用率的技术目标, 从而减少泥浆的使用量。另一方面, 由于利用泥浆循环使用及处理技术可以减少泥浆用量, 并且能够实现对泥浆的高效回收, 所以可以减少工程施工对周围环境的污染[2]。因此, 该技术的应用还应以无重大环境污染事故发生为目标, 从而确保施工的顺利进行。
2.2 技术内容
在定向钻穿越施工的过程中, 应用泥浆循环使用及处理技术需要先进行泥浆配比的控制, 然后再进行泥浆的循环使用, 并在最后考虑废弃泥浆的处理及污染控制问题。首先, 利用螺旋泵将回扩孔中的泥浆回收到泥浆罐后, 需要重新进行泥浆的配比控制。而合理选择泥浆配比可以减小泥浆摩擦, 并且使泥浆拥有较好的饱和度, 从而在满足定向钻施工要求的同时, 避免工程施工出现冒浆问题。因为, 冒浆现象的出现不仅会导致泥浆使用量增加, 还会对周围环境造成污染。所以, 在应用泥浆循环使用及处理技术时, 需要做好泥浆配比控制[3]。其次, 在使用泥浆净化与回收装置进行泥浆的循环使用及处理时, 容易出现返回泥浆含砂量大、粘度高等问题, 以至于无法满足振动筛的要求, 继而导致施工的过程中出现冒浆和跑浆等现象。而振动筛的功能是进行泥浆的净化回收, 一旦振动筛网上铺满了大量砂泥, 振动筛就无法发挥作用。因此, 在应用泥浆循环使用及处理技术时, 需要考虑如何提高设备循环使用效率的问题。再者, 在提高泥浆循环使用效率的基础上, 还要考虑到废弃泥浆的处理以及其对周围环境的污染控制问题。在泥浆使用完后, 废弃泥浆内部含有少量金属矿物质和一些复合物粉碎体, 所以泥浆保水效果较好, 但是自身水粉分离较差, 拉运起来相对困难。所以, 还要做好废弃泥浆的有效处理, 以便顺利完成定向钻穿越施工[4]。此外, 想要避免施工过程中对周围环境造成过多污染, 重点还要防止泥浆泄漏。因此, 需要从该方面完成对现有技术的改进。
2.3 技术方法和路线
根据之前的施工实践经验可知, 在泥浆配比控制方面, 可以根据地质情况和泥浆中的膨润土以及各种添加剂的用量, 并进行地质条件与操作压力的综合分析, 以便确定泥浆的配比成分。而按照事先确定的试验泥浆配比, 可以选用造浆率较高的优质钠基膨润土进行配浆, 从而在改善工程冒浆情况的同时, 确保钻井速度和质量。在此基础上, 为了提高泥浆循环使用效率, 还需要进行泥浆性能的控制和调整。具体来讲, 就是在完成基浆配置的基础上, 按照2‰到4‰的比例使用固壁剂、润滑剂等泥浆添加剂。但在使用的过程中, 需要考虑各种添加剂与泥浆的互溶性, 并且选择天然环保型原料。为了确保泥浆的性能能够得到提高, 还可以在现场采取配小样试验, 并根据实际情况进行添加剂用量的调整。而在穿越施工的过程中, 需要通过提高润滑剂剂量进行泥浆粘度的降低, 以确保泥浆能够具有一定的润滑性, 从而避免振动筛堵塞[5]。在回拖段, 可以将润滑剂剂量最高调至基浆重量的10‰, 以便降低泥浆的摩擦阻力。而为了使添加剂能够得到更好的混合, 可以适当增加泥浆循环管路长度。在钻井的过程中, 为了减少回收泥浆的含砂量, 需要先将泥浆返回到泥浆回收池, 然后将经过初步沉淀的泥浆利用螺杆泵送至除砂器。而经过这一处理, 体积较大的岩屑将被分离, 再经过两级振动筛, 大部分的砂粒就会被清除。最后, 经过除泥器, 回收浆将能被送至储浆罐使用。而废弃泥浆可以采取固化深埋的方式处理, 从而将处理后的泥浆用于耕种。此外, 为了防止冒浆, 还需要做好泥浆压力、钻具扭矩和钻井速度的调整。
2.4 技术经济指标
按照拟定的技术方法和线路进行定向钻穿越施工后, 可以发现工程施工的过程中, 利用回收循环装置处理后的泥浆粘度从56.61s下降至39.12s, 含砂量也从4.9% 下降至0.5%。而从泥浆用量来看, 节省了约40% 的泥浆, 从而使泥浆循环使用率得到了明显提高。从经济角度来看, 在定向钻施工过程中应用泥浆循环使用及处理技术, 为项目施工创造了约50 万的经济效益。而在整个施工的过程中, 极少出现冒浆或跑浆现象, 废弃泥浆也得到了较好的处理, 所以也实现了一定的环境保护效益。
2.5 技术创新性
在地质相对复杂的地区, 定向钻施工在天然气管道施工中得到了广泛的应用。而在本工程施工中使用泥浆循环使用及处理技术, 可以使回收的泥浆配比得到较好的控制, 从而能够使回收的泥浆得到更好的应用, 并且避免了定向钻穿越施工过程中的冒浆现象的出现。此外, 为了进行泥浆性能的提高, 本工程施工额外安装了泥浆净化系统。利用该系统, 原本存在于泥浆中的岩屑和泥砂颗粒得到了较好的分离, 从而使泥浆的性能得到了维持。而通过使用储存的泥浆, 并且进行化学药剂等装置的加装, 也为工程施工提供了较大的便利, 并有效的节省了工程施工的成本[6]。此外, 这些装置的使用, 避免了大量泥浆的产生, 从而使工程施工对周围环境的污染得到了减小。
3 结语
总而言之, 在定向钻施工的过程中, 泥浆循环使用及处理技术的应用起到了至关重要的作用。所以, 施工人员需要较好的了解技术的应用目标和内容, 并且根据实际情况进行技术方案的制定, 从而利用该技术为工程施工带来更多的经济效益和社会效益。
摘要：近年来, 定向钻施工开始向着大口径和长距离的方向发展, 在施工的过程中将产生大量的泥浆。而利用泥浆循环使用及处理技术, 可以使施工成本得到有效节约, 并且减少工程施工对周围环境的污染。因此, 本文以红水河穿越施工工程为例, 对定向钻穿越施工中的泥浆循环使用及处理技术展开了研究。
关键词：定向钻穿越施工,泥浆循环使用,废弃泥浆处理
参考文献
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[3] 李迪.浅析定向穿越施工中关于泥浆的几个问题[J].中国石油和化工标准与质量, 2013, 14:74.
[4] 陈晓霞, 杨春雷, 柴义等.定向钻扩孔反扩反输泥浆工艺[J].石油工程建设, 2010, 02:106-108+13-14.
[5] 刘红伟, 王立权.日照-仪征管道定向钻穿越粘土层的泥浆控制[J].石油库与加油站, 2011, 04:1-2.
[6] 郭君, 张力佳, 左艳萍等.降低岩层定向钻穿越用泥浆浆屑比的研究[J].石油工程建设, 2015, 05:16-19.