[发明专利]用于冻结管环状空间充填的缓凝水泥浆置换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冻结管环状空间充填的缓凝水泥浆置换方法，属于冻结技术领域。

背景技术

由于冻结法施工的安全有效性，目前越来越多的井筒采用冻结法施工。随着井筒深度的增加，全深冻结施工中，深部冻结管可能穿过马头门、水仓或联络巷等井下构筑物。在冻结期结束冻结壁自然解冻或强制解冻后，冻结孔施工中冻结管与冻结孔之间的环状空间起到了导通作用，冻结孔穿过的含水地层可能经环状空间将大量地下水输送至马头门、巷道等位置，严重时可造成淹井事故。解决环状空间导水问题可以采用水泥浆置换泥浆。

一种冻结管与围岩间环状充填的方法(中国专利公开号为CN101225740)公开了水泥浆的制备方法和充填过程，水泥浆液的制备原料包括水泥、水、粘土或膨胀剂、缓凝剂、碱粉、胺粉、腈粉，各成分按重量配比，搅匀待用，充填时首先调节粘土浆液至要求后，提钻卸掉钻头，下置空心钻杆距冻结孔底5～8m后泵入缓凝水泥浆，拔出钻杆，下放冻结管，充填完成。由上述方法可见，存在采用原料种类较多且施工较为繁琐的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓凝水泥原料用量少，采用设备及步骤较少，能够保障冻结管顺利下放要求的用于冻结管环状空间充填的缓凝水泥浆置换方法，

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明一种用于冻结管与地层之间的环状空间充填缓凝水泥浆的置换方法，其置换方法是：一、缓凝水泥浆的配制：缓凝水泥浆原料包括水、水泥和缓凝剂，缓凝水泥浆的用量按照环状空间置换深度计算，将三种原料按比例在水泥浆池内混合搅拌至浆液均匀；二、环状空间充填：①冻结孔终孔后进行扫孔，待冻结孔返回泥浆且浆质均匀时停止；②连接高压泥浆管路，将泥浆泵入口端连接过滤接头下放至水泥浆浆池，出口端与钻杆泥浆入口端密封连接，启动泥浆泵，至水泥浆液完全泵入冻结孔底部至适当高度后，拔出钻杆，下放冻结管。

本发明具有以下优点：在保证缓凝水泥强度的前提下采用尽量少的原料种类进行施工，采用设备及步骤较少，能够保障冻结管顺利下放的要求。

附图说明

图1为缓凝水泥浆液置换图；

图2为冻结管下放后挤压缓凝水泥浆充填环状空间示意图；

图3为水泥浆吸入端过滤装置示意图。

图中的附图标记1是泥浆泵，2是电动机，3是高压泥浆管路，4是水泥浆池，5是过滤装置，6是空心钻杆，7是泥浆，8是缓凝水泥浆，9是钻头，10是冻结管，11是过滤网。

具体实施方式

本发明具体实施方式提供的一种用于冻结管与地层之间环状空间充填缓凝水泥浆的置换方法(见图1～图3)，其置换方法是：一、缓凝水泥浆的配制：缓凝水泥浆原料包括水、水泥和缓凝剂，所述的水泥为膨胀硅酸盐水泥，所述水与水泥的重量比为1∶1～2∶1，所述缓凝剂添加量为水泥重量的2％～3％，缓凝水泥浆的用量按照环状空间置换深度计算，将三种原料按比例在水泥浆池内混合搅拌至浆液均匀；二、环状空间充填：①冻结孔终孔后进行扫孔，待冻结孔返回泥浆浆质均匀时停止；②在清孔同时用高压泥浆管路3将泥浆泵1和空心钻杆6连接，将泥浆泵1的出口端与钻杆泥浆入口端密封连接，启动泥浆泵1，从底部开始置换泥浆7，泥浆置换量按设计充填环状空间高度计算，置换完毕，拔出空心钻杆6，下放冻结管10，使缓凝浆液充填在环状空间内；③清洗钻头残留水泥浆，滤去浆池底部渣滓。

所述高压泥浆管路3水泥浆的吸入端安装过滤装置5，防止异物及悬浊物进入管路，尤其是防止钻杆及钻头部位堵塞，所述过滤装置5的底部安装有过滤网11，所述过滤网11为40～60目的不锈钢网。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。