[发明专利]一种填充固化泥浆及水平定向钻注浆防塌工艺

说明书

本发明公开一种填充固化泥浆及水平定向钻注浆防塌工艺，填充固化泥浆包括钻井膨润土、水泥及细沙、降粘剂。水平定向钻拖管完成后，将本发明的填充固化泥浆注入到水渠、公路下方的地层与管道空隙中，填充、固化空间，防止塌陷。

技术领域

本发明属于水平定向钻穿越领域，具体涉及一种填充固化泥浆及水平定向钻注浆防塌工艺。

背景技术

随着定向钻技术的成熟，国内定向钻应用越来越广。定向钻施工扩孔直径大于管道直径，管道回拖就位后，管道和地层留有很大缝隙，若此缝隙不作处理将存在很大的地面塌陷风险。管道和地层之间的空间充满了泥浆，而泥浆中80％以上是水。日久天长，水会逐渐流失，会留下很大空间。

以常见的穿越工程为例，扩孔直径为管道和地层留有0.55m³/m的空间，计算公式为1.316²×3.14/4-1.016²×3.14/4＝0.55(m³/m)。事实上，扩孔后地层留下的孔是梨形的，实际留下的空间远大于以上计算值，我们按2倍估算，缝隙容积会高达1.1m³/m。

由于存在较大空间，定向钻穿越重要水渠(如南水北调)、公路时存在塌陷的风险，传统方法是预夯套管。而预夯套管长度一般不超过100m，超过100m的预夯套管施工难度极大，一般很难成功。而且水渠、公路管理部门对塌陷问题越来越重视，但始终没有很好的解决方法。

发明内容

针对穿越施工后存在的塌陷问题，本发明提出一种填充固化泥浆及注浆防塌工艺，能够有效防止穿越段管道与地层间空隙的塌陷。

根据本发明的第一个实施方案，提供一种填充固化泥浆，以填充固化泥浆总重量为基准，其包括膨润土：3-5％；32.5水泥：12-17％；细沙(细砂)：12-17％；降粘剂：0.08-0.3％；水：62-70％；

优选地，包括膨润土：3-4.5％；32.5水泥：13-16％；细沙：13-16％；降粘剂：0.1-0.2％；水：65-69％；

更优选地，包括膨润土：3.2-4％；32.5水泥：13.2-15.3％；细沙：13.2-15.3％；降粘剂：0.1-0.2％；水：66.5-67.3％；

最优选地，包括膨润土：3.67％；32.5水泥：14.70％；细沙：14.70％；降粘剂：0.13％；水：66.80％。

进一步地，填充固化泥浆的固相含量一般为填充固化泥浆固相含量为30-38％，优选为33-35％。

进一步地，填充固化泥浆的马氏漏斗粘度为60-90s，优选不大于120s；抗压强度为0.5-5MPa，优选不小于0.5MPa；体积收缩率为6-8％，优选不大于10％。

膨润土，优选为钻井级膨润土，更优选为钻井一级膨润土，技术指标符合《钻井液材料规范》GBT 5005-2010要求；可以购自生产厂家：南京惠利通膨润土科技有限公司、杭州捷高膨润土技术开发有限公司、宣化燕北矿业有限责任公司。

水泥优选为硅酸盐水泥，优选32.5水泥、42.5水泥、52.5水泥、62.5水泥，更优选32.5水泥。技术指标符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007要求。

细沙粒径例如为0.10-0.3mm，优选粒径0.125-0.25mm，更优选0.15-0.20mm。

降粘剂可以使用通常的钻井液用降粘剂，例如选自焦膦酸钠、木质素磺酸铁、单宁酸钾、多聚磷酸盐和磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或多种，优选选自选自焦膦酸钠、木质素磺酸铁、单宁酸钾中的一种或多种。

本发明的第二个技术方案，提供了上述填充固化泥浆的制备方法，包括按比例将水加入至配浆罐中，然后膨润土、水泥、细沙按比例混合后加入到配浆罐搅拌，再加入降粘剂充分搅拌。