海水泥浆配制技术.doc

海水泥浆配制技术在保证海水泥浆各项性能指标的前提下，本着经济合理，性能稳定及便于就地取材的原则，对不同性质的造浆材料进行了对比试验。1）造浆粘土 造浆粘土的优选研究结果表明，山东钠基土、上海昂润1、2土拌制的海水泥浆稳定性好、失水量小，除静切力稍小外，其余各项性能指标均满足要求。上海昂润2膨润土由于掺有高效有机降滤失剂，其性能指标略优于山东膨润土，但其成本较高。山东钠基土性能优良且价格较低，是经济理想的造浆材料。抗盐土及钻井膨润土均稳定性较差，胶体率和失水率不满足要求，虽然可以通过增加处理剂消除不稳定现象，但抗盐土价格较钠基膨润土高。（对比试验结果见表 1 ）膨润土、钠基膨润土、抗盐粘土性能试验表 表 1 试样名称海水(g)膨润土(g)比重粘度(s)静切力(Pa)失水量(ml/30min)泥皮厚(mm)PH胶体率(%)稳定性10s10min上下山东钠基膨润土700701.0820.800.810.01.59.5981.0751.08上海昂润膨润土1700701.1022.900.812.01.09.5971.091.10上海昂润膨润土2700701.1023.300.89.00.89.6991.101.10上海昂润膨润土3700701.0920.600.613.51.59.5911.051.06钻井膨润土700701.0816.000.6874.09.430明光抗盐粘土700561.0623.712474.09.2831.051.10注：以上各组均掺泥浆总量0.2的江苏宜兴PAC（增粘剂）和0.2的Na2CO3（分散剂）。 膨润土的性能指标试验采用山东潍坊龙凤钠基膨润土，其物理指标及化学组成见表2。钠基膨润土物理、化学指标 表2项目粒度PHSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2O烧失量数值200目通过96%8.271.95%8.23%0.54%1.05%1.58%2.10%1.75%12.8%钠基膨润土加入水后，水很快进入蒙脱石的晶格层，使膨润土很快湿胀，并成为一种带有电荷的亲水胶体，通过颗粒的静电斥力保持稳定的悬浮状态。2）增粘剂 增粘剂的优选使用增粘剂可增强防止钻孔坍塌的作用，在泥浆受盐分或水泥污染时起保护凝胶的作用，同时可提高钻孔效率。一般工程中常用的有羧甲基纤维素（CMC）等，由于海水中阳离子和Cl-的大量存在会降低泥浆粘度，试验选用了天津的CMC、温州瓯海的PAC（聚阴离子纤维素）和CMH（羧甲基羟丙基纤维素）以及江苏宜兴的PAC进行优选试验，试验结果见表3。不同增粘剂的性能对比试验 表3 海水(ml)700钠基土(g)增粘剂(g)Na2CO3(g)比重粘度(s)PH值静切力(Pa)失水量(ml/30min)泥皮厚(mm)稳定性胶体率(%)10s10min上下70宜PAC1.541.541.0919.659.100.79.51.01.0751.0829670温PAC1.541.541.0820.819.200.89.41.01.081.099870温CMH1.541.541.08221.689.200.99.01.01.081.099870津CMC1.541.541.0918.49.100.517.02.01.061.1292综合考虑，选用宜兴通达化工有限公司生产的PAC，用其拌制的海水泥浆稳定性好，失水量小。 聚阴离子纤维素(简称PAC)PAC是羧甲基纤维素CMC的衍生物，是一种阴离子型线性高分子物质，能在海水中不降粘，具有增稠性、保水性、抗盐性及较好的薄膜成形性。PAC有高粘度、低粘度两种。粘度越高，增粘效果越好，但粘度过高会影响其在泥浆中的溶解性。3）分散剂 分散剂的优选分散剂的首要作用是使进入水中的膨润土颗粒分散开来，形成外包水化膜的胶体颗粒，减少了内部阻力，泥浆中如含有Mg2+、Ca2+、Na+等金属离子，泥皮的形成性能降低，比重增加，致使膨润土凝聚、泥水分离，有可能造成孔壁坍塌。使用分散剂可以解决这些问题，改善泥浆的性能。常用的分散剂有碱类（如：Na2CO3）和木质素磺酸盐类（俗称FCL铁铬盐）。分别用Na2CO3和FCL做同配比的泥浆性能试验，经过比较发现，FCL虽然易溶于清水或盐水，但其分散效果不如Na2CO3，而且稳定性较差。Na2CO3可与海水中的Ca2+、Mg2+起化学反应，生成碳酸钙，使金属离子惰性，因此分散效果较好。可根据需要利用Na2CO3的掺量来控制泥浆的PH值。泥浆呈碱性稳定性好，而且碱性环境对钢筋的锈蚀起到保护作用。Na2CO3与FCL的比较试验见表4。Na2CO3与FCL的比较试验表 表4海水(ml)700钠基土(g)PAC(温州)(g)Na2CO3(g)FCL(g)比重粘度(s)PH值静切力(Pa)失水量(ml/30min)泥皮厚(mm)稳定性胶体率(%)10s10min上下701.541.541.0920.89.500.811.21.01.081.0999701.541.541.0922.08.000.715.02.01.041.1292从表可以看出，用FCL作分散剂配制的海水泥浆，泥浆的稳定性及胶体率不满足使用要求，而用Na2CO3作分散剂配制的海水泥浆性能均能满足使用要求。 纯碱（Na2CO3）的性能指标采用工业纯碱，其Na2CO3含