非开挖学习用ppt课件

1、非开挖铺管技术1;.2非开挖铺管技术的概述.n非开挖铺管技术的概述.n水平导向钻的概述.n导向钻进的原理与轨迹的设计.n扩孔,清孔与铺管.n工程浆液.n地下管线探测.3一.非开挖铺管技术的概述.n非开挖技术,即是非开挖地下管线施工技术。国外称“TT或NO-DIG”。是指在不开挖地表的情况下,利用地质工程的技术手段,铺设,修复或更换各种地下管道和电缆的一种高科技实用新技术。n非开挖技术的分类：非开挖铺管技术分类导向钻进定向钻进冲击矛夯管微隧道水平顶管空气干钻泥浆排渣泥浆马达气动液动 人工挖掘机械挖掘 螺旋排渣 泥浆排渣4 一,概述:1.非开挖技术,是指在不开挖地表的情况下,利用地质工程的技术手段

2、,铺设,修复或更换各种地下管道和电缆的一种高科技实用新技术.2.特点;具有不污染环境，不影响交通，对地层结构破坏小，施工安全可靠，周期短，无须运输和堆放杂土，成本低，社会效益与经济效益显著等优点。3.发展;微型隧道施工法,于20世纪70年代初在日本首次出现.1972年,小松制作公司研制出首台小口径顶管机.三和公司于1977年研制出螺旋式小口径顶管机.日本主要是用微型隧道施工法铺设市内污水管道.英国主要是修复或更换年久而破损的现有管道,因而其发明和开发了非开挖管线更换或修复的方法.1896年,美国首次施工顶管法,在铁路下顶进一根混凝土管.20世纪70年代,定向和导向钻进在美国首次获得使用,并得迅

3、速发展.美国其定向和导向钻进施工方法的发展是极为迅速的.我国,1959年,北京地质学院首次采用水平定向钻进法穿越刚完工的北京市三里河路,铺设了三条高压动力电缆,长度为48.5M.20世纪80年代初,导向钻进技术,夯管法等现代非开挖技术逐渐被引进中国,对我国非开挖技术进步起到推动作用.90年代中以来,我国非开挖技术开发应用的速度明显加快,用于非开挖施工的设备从无支有,其中小型钻机,成为国产钻机的主体,与国外同类型钻机相比,具有较强的竞争力.5 水平导向钻进； 1， 概念；是利用水平导向钻机以可控钻孔轨迹的方式,在不同地层和深度进行钻进并通过定位仪导向到达设计位置并铺设地下管线的施工方法. 也就是

4、将钻机置于地表，采用水射流，挤压方式成孔，在地表跟踪钻头，接收钻头内的电磁信号，来实现钻孔轨迹控制，反拉扩孔回拖管线的技术方法。 2，工序主要有；导向孔钻进-扩孔-回拖三个步骤。 3，水平导向钻进在使用中所受到的限制；受管道的材料限制；一般只适用于PE管，钢管，塑料管。但随着技术的发展，管材适用的范围有所扩展。受管道的直径限制；一般在700800MM以下，大于1M的最好用顶管的方法。受管道的用途；一般不适用于重力管线，如下水管。但随技术的发展，下水管已开始用水平导向钻进的方法铺设。受管道的埋深；管道的埋深取决于导航仪。一般不超过7-8M，否则实测效果不佳，如要加深，须用有线导航仪。 受地质条件

5、限制；一般在土层中使用不存在问题，即便是有一定含量沙或卵石，但应注意流沙层，卵石层。在基岩中钻进，须用专门的钻具，钻头。对多变复杂地质条件，尚存在技术上的不足；水平导向钻进用于均质土层的穿越能取得满意效果,但在杂填土,砂卵石层,硬岩层中的穿越难度大,成功率低.以上几种条件的限制，并不是绝对的，在一定的条件下，采取一定的措施，可转化，应综合考虑。64，安全性； 水平导向钻进有其利就必有其不利之处；1.对原有管线的损坏。施工前对原有管线了解不清，定位不准是造成管线损坏的主要原因。因此，在施工前必须对施工范围内的场地进行仔细的地下管线勘测和地质条件的勘测。2.施工过程中对管线的损坏。有了正确的原有地

6、下管线位置图也不一定保证在施工过程中不损坏原有地下管线。这是因为设备的制导性能和设备操作人员的技术熟练程度和责任心直接关系到能否使钻具避开原有管线。3.孔内事故。 主要指钻进，顶进或回拖过程中对钻具和管道造成的事故，包括卡钻，钻杆断裂，顶管或管道卡死在孔内等事故。孔内事故会造成整个钻具，钻孔，和管道的报废，造成重大损失。对于导向钻进来说，高质量的钻具材质和加工精度，良好的钻杆连结方式和合理的钻杆直径可有效地防止孔内事故的发生。同时合理的使用泥浆也可大幅度地减少孔内事故的发生。4.人身事故。 主要是注意钻机的固定；人工拧卸钻杆时的安全；特别是不能用钻机的动力来拧卸钻具；对于地下电缆管线必须勘测清

7、楚。7 水平导向钻进原理；1.大多数的导向钻进使用一种射流辅助切削钻头，钻头上带有一个斜面，（15度斜角）当钻杆不停地给进匀速回转时，设钻头周围的土层硬度大致相同，不考虑钻头本身的质量情况下，在一定时间内可认为反力对钻头的作用互相抵消，同时，水射流在孔底切出相同深度的圆槽，导向钻头进行保直钻进-钻出一直孔钻出一直孔。2.当钻头只给进不回转时，即只有推力作用时，则反力作用方向始终朝某一方向，水射流也只冲蚀该方向上的土层，从而实现造斜钻进造斜钻进。 3. 当钻头前方为空洞时将难以造斜。另外，给进速度对造斜效果也有影响。在老孔时，要改变方向，一是须将钻杆撤至一拐点处，二是，给进的速度要加快，三是，给

8、进的距离要加长一点，再回转前进。4.导向钻具受力分析图 钻具受顶推力P，摩阻力F，约束力Q，钻头斜面处受土反作用力N。8qPFNNxNy9 水平导向钻进轨迹设计；1.水平导向钻进轨迹设计一般要考虑的要素；原计划埋深， 避开地下管线和障碍物， 入口和出口的弧度变化控制。扩孔器的类型。导向孔轨迹是由第一造斜段，直线段，第二造斜段组成。因此，导向钻进铺管施工导向孔由五个基本的参数构成；起始点，终点，深度（H），第一段造斜段的曲率半径（R1）和第二段造斜段的曲率半径（R2）。第一段造斜段的曲率半径R1 ，由钻杆最小曲率半径R0和铺管深度H决定，一般取R1 R0 R0 =1200D（D是钻杆直径）2.造

9、斜段曲率半径是由欲铺管的弯曲特性确定，并随直径的增大而增大，但为易于铺管，最小弯曲半径应尽可能的大。10n导向轨迹示意图；nR1，R2，分别是钻杆，管道的曲率半径。nH是轨迹深度。nL1是第一段造斜面距离。nL2是第二段造斜面距离。nL是直孔钻进段。n1，2，分别是入口和出口的倾角。8度20度的入，出口角适应于大多数的穿越工程。入口出口L1LL2R1R2H1211n依产品管线铺设的深度H，产品管线或钻杆的最小转弯半径R。 则第一段的造斜距离为： L=R*R-（R-H）*(R-H)1/2n造斜需要的根数：N=LS S是每根钻杆的长度。但N值，须稍作放大。因为，在实际施工中开孔角度一般不大于20度

10、（36%）倾角，且每根钻杆倾角变化值不超过10%，所以每根钻杆所对应的轨迹圆弧曲线长度与水平面上的投影长度应相差不大，误差可通过调节N来修正。见造斜段简化计算模型。n下图是造斜段简化计算模型： RR-HHL（最短造斜距离）S H铺管深度121.钻机倾角的可调整范围决定了入口倾角的范围，一般在10度-30度之间调节。出口倾角，如是钢管，一般应控制在0度-15度之间，大口径钢管，出口倾角还应减小。（如要尽量减少开挖引沟的长度，在距离允许条件下，可在地面拖管，但在快出孔时，用6点方向向下压，出口倾角控制在0-6度之间。）如是PE管，一般控制在0度-30度之间。2.特别注意的是，造斜距离一定要满足管线

11、的最小允许转弯半径或钻杆最小允许弯曲半径的要求。如果，管线或钻杆的实际弯曲半径小于管线或钻杆最小转弯半径，就会造成钻杆或管线损坏或卡管的现象。因此，我们应尽量将造斜距离加长，轨迹曲线越平缓，越有利于管线顺利回拖。13n开孔角的计算：n将造斜段每一根钻杆的轨迹弧线简化为直线，以简化的直线（每一根钻杆）为斜边作直角三角形。见造斜段简化计算模型。nH是实际轨迹中单根钻杆的深度改变量，它是一种近似值nH=SSin n 因为单根钻杆的允许改变量都小于10%，根据三角函数的特性；Sintgn深度改变量公式可间化为：H=S tgn tg是钻杆的倾角值，可在控向仪上显示为%。n用反推法计算出开孔角后，在依每根

12、钻杆倾角允许改变量取最大值，顺推出来后，在加以调整。n钢管铺设时钻杆倾角最大允许改变量的计算：n钢管管线最小转弯半径为R，钻杆单根长度为S，则单根长度内钻孔允许改变的角度大小为，=（180R）Sn相应的倾角改变量 = tg100%n最小转弯半径的意义; 如果管线或钻杆实际弯曲半径小于最小转弯半径就会造成管线或钻杆的变形损坏.n对于电缆线,PE管,硅芯管等柔性管线的施工由管线最小允许转弯半径都比钻杆的最小转弯半径小,因此可依钻杆的最小转弯半径为依据.n对于钢管,它的允许最小转弯半径大于钻杆的允许半径,因此要依钢管的最小转弯半径为依据.n曲率半径。 1500D （适用于钢管） 1200D （适用于

13、柔性管） D为管线直径。RR-HHL（最短造斜距离）S H铺管深度14n导向孔的施工；n步骤；探头装入探头盒内，测试探头是否发射正常，导向钻头连结到钻杆上，回转钻进2M，在开始按设计轨迹施工。n在导向孔施工过程中必须作好记录。根据扭距表的变化等，情况来确定土质层。（扭距表指针左右摆动大，可能是回填土或是卵石层。扭距表数值忽然增大，可能碰到了沙层。）根据所作记录来决定泥浆的配比，扩孔的方式，扩孔的级数。n在导向孔施工过程中，如在粘土层中导向孔距离长度超过100M左右，必须连续作业，完成一级扩孔。否则易抱钻或增加扩孔的难度。n打导向孔最好是一次成功，否则在老孔中难以改变方向。n在淤泥中打导向孔；一

14、要加大钻头斜面，二要加快给进速度，三要打高粘度泥浆。n在导向孔钻进过程中，钻头是以二种方式运动，回转前进和顶进。15扩孔,清孔与铺管.一.扩孔（扩孔的工艺方法，扩孔头类型和适应性，扩孔中的弯曲问题）n扩孔施工是导向孔钻进非开挖施工技术中的关键技术之一，其直接关键到铺管的成败。n扩孔的目的主要是减小铺管时原阻力。n扩孔可分为多级扩孔和一级扩孔铺管二种方式。最终扩孔直径与铺管直径之间的最佳间隙是10MM，一般是铺管直径的1.21.5倍,当地层均匀完整时,取小值。当土层复杂时,取大值。但应注意终孔直径过大会影响地表安全,过小则会增加铺管的阻力.n D=K*D0 D0是待铺管线的管外径。K=1.21.

15、5n扩孔的工艺方法;n根据地层情况,设备种类,能力和周边施工环境将扩孔分为反拉回转扩孔,正向回转扩孔,反拉切割扩孔三种基本方法.反拉回转扩孔是非开挖施工中最常用的方法,扩孔是通过并可转钻杆来完成.因此钻机的扭距与轴向拉力是衡量钻机扩孔能力的关键指标. 注意;反拉回转扩孔应始终使全孔保持有钻杆.正向回转扩孔法是通过钻杆施加给扩孔钻头轴向推力和扭距,完成扩孔的工艺方法. 注意;此方法在土层很软时,不应采用. 利用此方法可反推出孔内脱落或折断钻具.反拉切割扩孔法是指通过钻杆或钢丝绳直接回拉环刀型扩孔钻头而不旋转的扩孔方法. 此法我们一般不用.16n扩孔钻头的类型;n扩孔是非常关键且工作量很大的一道工

16、序,此过程花费的时间越少,钻孔越安全,铺管的效率就越高,经济效益就越好.而扩孔的关键是根据实际土层情况,设备功率配备,扩孔直径,长度,和孔内冲洗液状态来进行灵活选择高效钻头.n非开挖钻头从结构上可分为;n翼状扩孔钻头,此类钻头以翼板上的刺状削刃为切削工具,翼板上的切削刃呈点状分布,在空间上相互错开,设计时应能保证每个切削面上存在切削点.其属于非挤压型钻头,过障碍能力强,但扩孔后,一定要清孔.此类钻头最大的缺点是在软的土层扩孔时,易向右下方爬行,使钻孔弯曲.此类钻头加大直径方便.n凹槽状扩孔钻头,是一种表面有螺旋形凹形水槽的锥体,具有点或线状分布的切削刃.此类钻头适合在砂层和含有石块的紧密砂层中

17、应用,具有挤压和切削的双重功效,扩孔后成型好,寿命长,且在实际中证明此类扩孔钻头在许多不良地层中应用效果良好。但此类钻头在高粘性的土层中使用易产生泥包现象，扩孔效率低，另外钻头加工成本较高。n牙轮式扩孔钻头，是由心轴，牙轮托架和牙轮掌等组成。此类型钻头是用来克取硬，脆，碎岩石或强风化-半风化的岩石。钻头结构复杂，成本高。扩孔时，一般要求大轴载，大泵量，适当转速。17n扩孔中弯曲问题；n扩孔过程中产生钻杆弯曲是必然的，一是因为导向孔是弯曲的，二是扩孔工艺和扩孔机具选择不当也易形成钻孔弯曲。因此，应尽量通过选择合理扩孔工艺和机具，减小钻孔弯曲，从而达到高质量扩孔目的。n影响钻孔弯曲的因素；n扩孔工

18、艺对钻孔弯曲的影响。n不同的钻头在扩孔过程中,对钻孔弯曲有着不同的影响，如翼状钻头在正向回转扩孔时，钻孔主要向右下按顺时针方向偏斜。而在反向回转扩孔时，钻孔也是向右下方向偏斜，但偏斜程度要小得多，这是因为回扩钻头后有钻杆起扶正作用。因此在打导向孔时，导向孔的轴心线应向左上偏，（多用11点半的方向）这样在扩孔时，扩孔钻头形成的弯曲能相互弥补，使钻孔平直。 n 扩孔钻头切削刃对弯曲的影响。n扩孔钻头切削刃的结构和几何尺寸的不合理设计易导致钻孔的偏斜。切削刃越少，越尖锐，越易由于回转而偏斜。因此，在钻头环状空间分布上应有互为交错的切削刃。n注意； 在土层非均质情况下，钻孔的扩孔轨迹总是偏向钻头所遇阻

19、力最小的方向。n 规程参数对钻孔弯曲的影响。n轴载，钻具转速，冲洗强度对钻孔弯曲有影响。特别是冲洗强度，在扩孔时，如液体流速很大时，部分钻孔孔壁可能会被冲毁，出现大的间隙并使钻具严重偏斜。n 时间对钻孔弯曲的影响。n在扩孔时，应尽量保持快和轻的扩孔方式。在土层扩孔时，一次性扩孔直径过大，进尺缓慢，局部成孔时间越长，水的冲洗作用就越厉害，加上钻头本身的重力作用，钻孔轨迹会向下部方向偏斜，将无法保证施工的精度和质量。n 现场监测钻孔弯曲的方式；n目测方式： 功率快速增加；动力头夹持器使钻杆偏磨或左右晃动加大；卸下机上钻杆时，孔内钻杆偏离设备轴线；钻杆折断等。18二,清孔。n水平导向钻进的施工孔孔基

20、本是离地表浅，不能使用大泵量循环来悬浮钻渣，否则易造成地表垮塌或沉陷。n清孔的方法： 活塞式清孔；扩孔后，将软质材料包裹钻头上或采用专用 活塞，进行拉土清孔。 冲洗清孔；在钻头上设计几个水孔，向孔壁喷射高压水，使钻井液冲刷流动排出钻渣。 挤压法清孔；扩孔钻头是挤压型钻头，利用钻头结构形状和钻机的轴向力使钻孔内多余土挤压到孔壁内或拉出孔外。19三，铺管。非开挖铺管，一般是用顶推或回拉的方法将待铺的管线就位，在铺设大直径管线时采用顶推法，在铺设小直径管线时采用回拉法，在导向孔平直度差，铺管阻力大时，采用顶推与回拉相结合的方法可取得好的效果。回拉法，是用钻机把管道拉入孔内的方法。此法是柔性管道和曲度

21、大的钻孔中铺设管道貌岸然的唯一选择。顶入法；是用专门的顶管设备在成孔中直接顶入管道的方法。在大口径直孔的刚性管道铺设时一般采用此法，而柔性管道不宜采此法。顶拉结合法；是在管道前方有设备牵引，后端有顶管设备顶入的施工方法。注意： 铺管是导向钻进的最后一道工序，原则上要求扩孔与铺管一气呵成，尽量减少因钻孔暴露时间过长而引起的孔内垮塌。20工程浆液n一，工程浆液的应用领域；n工程浆液工程浆液包括钻井液，护壁堵漏材料，压裂液，稳定液，注浆液，地基混凝土等。n钻井液作用：排渣，护壁，平衡地层压力，冷却钻具，提供井动力，液力碎岩，返送井底岩样。n护壁堵漏材料护壁堵漏材料：稳定井壁，防止钻井液漏失和地下水的

22、涌入。n在基础工程施工，地质灾害治理等领域，钻进的最终目的是要强化地基，加固，稳定坡体，如钻孔灌注桩，压力注浆，高压旋喷，灌浆锚杆和土钉墙等。 21二，工程浆液的分类：按用途分类：按用途分类：分类用途品名举例主要作用 钻井液油气井钻井液地质勘探钻孔冲洗液工程地质勘察钻探液水井钻井液灌注桩钻孔稳定液完井，修井，压裂液泥浆，乳 状液 ，清水，盐水，气体，泡沫，化 合物 溶液。排除钻碴，稳定井壁，平衡地层压力排除岩屑，保护井壁，冷却润滑钻具排除钻屑，冷却润滑钻具排除钻碴，稳定井壁，平衡地层压力排除钻碴，稳定井壁修复井眼，增加产量 堵漏固井浆材钻孔护壁堵漏浆液固井浆液封孔浆液快速止水浆液水泥，水 玻璃

23、 ，化 学凝 固剂 ，棉 籽核 等惰 性材料。稳固孔壁，防止漏失和涌水使套管与井眼地层固结稳定灌封钻孔孔眼快速封堵矿井与坑道内的漏水 注浆液静压注浆液高压旋喷深层搅拌浆液粉体喷射材料土钉墙浆液 水 泥， 石灰 ，化 学材 料。浆液以渗透，挤密等方式固结强化地层浆液与地下岩土混合成桩干粉料与地下土，水混合固结地层使锚杆和岩土固结，稳固地层使土钉和岩土固结，稳固地层 浇筑混凝土地下连续墙浆材灌注桩成桩浆材井场地基加固浆材其建等工程辅助浆材 水 泥， 混凝土混凝土与钢筋在槽内固化地下墙混凝土与钢筋在孔内固化成地下桩加固井场地基用井场院道路等辅助作用22按化学性质分类：按化学性质分类：无机浆材无机浆材

24、；包括各种无机盐，碱，酸等化合物如：Na2CO3 NaCl Na2Sio3等。它们的分子量较小，分子结构简单，靠无机化学反应在工程浆液中产生作用，大部分是作为其它工程浆液的外加剂，用以改善其它主浆液的使用性能，如Na2CO3在1M3浆液中加量仅为几千克，却能明显提高粘土的造成浆性能，但除少数如Na2Sio3，可作为单独或主体作为工程浆浆外。有机浆材：有机浆材：取自于的机化合物及其衍生物，如钠羧甲基纤维素，水解聚丙烯酰胺，煤碱液，磺化沥青，十二烷基硫酸钠，魔芋粉等。从化学组成上可将其分为丹宁类，木质素类，腐植酸类，纤维素类，丙烯酸类，表面活性剂类和其它共聚物类等。 有机浆材分子量大，分子结构复杂

25、。有机浆材可单独或主体作为工程浆液，也可作为其他工程浆液的添加剂。如以PAM有机大分子为主,可以配制具有合适粘度等性能的无粘土钻井液，又可以作为泥浆的处理剂来附加使用。木质素磺酸盐用作水泥的减阻剂效果良好，脲醛树脂等可作为快速凝固堵漏的主浆液。粒状料粒状料：是由微小或较小固体颗粒组成的群状体系，如粘土粉，水泥粉，重晶石粉，二硫化钼，核桃壳，棉籽核等。其内部都是化学惰性的，在颗粒表面有可能与外界发生表面物化反应，也可能与外界不发生任何反应。按物理性质分类：按物理性质分类：分散体系：分散体系：大部浆液是以二种或二种以上的混合物或混合状态出现的。单一物质成份和物质状态：单一物质成份和物质状态：如纯液

26、态，纯固态。23三，工程浆液的发展概况。清水：清水：钻井最初是用清水作为洗井介质，19141916年正式使用泥浆。自然泥浆：自然泥浆：确有携带岩屑，净化井底，控制地层等作用，其缺陷是滤失量高，易使粘土水化膨胀，易引起井塌及井眼扩大，静置后性能不稳定，易形成水土分层。分散钻井液：一，细分散钻井液；分散钻井液：一，细分散钻井液；主要是用于浅层阶段，由水，粘土和处理剂组成。通常加入纯碱，烧碱，丹宁酸钠或煤碱剂控制其粘度或滤失量。加入处理剂的作用是将钻井液中的粘土颗粒和地层中泥，页岩分散，使它们成为胶体状态，保持胶体的稳定。缺点缺点；1、不能有效的控制造浆。遇大段泥、页岩层，钻井液变稠，为降低密度又要

27、加水，处理剂，土调整其性能。2、抗盐、抗钙性能差。遇到石膏层，岩盐层，高压盐水层，粘度会急剧增加，滤失量会迅速上升，易引起井下复杂问题。3、钻井滤液中存在的钠离子及分散剂，对粘土矿物具有水化膨胀，分散及运移作用。4、抗温性能差，不宜在深井中使用。二，粗分散泥浆；二，粗分散泥浆；（钙处理钻井液及盐水钻井液均属此类），具有抗钙、抗温性能，能抑制粘土水化膨胀，是以Ca2或较大浓度的Na作为絮凝剂，以铁铬木质磺酸盐作为稀释剂，以煤碱剂或羧甲纤维素作为有机降滤失剂，形成适度絮凝而又相对稳定的粗分散体系。缺点；缺点；是不能有效地控制钻井液中的固相含量和密度，不能完完善地解决大段泥、页岩层的井壁稳定问题。不

28、分散钻井液：不分散钻井液：是人们将有机高分子化合物聚丙烯酰胺引入钻井液中，用它及衍生物作为化学絮凝剂，使钻屑与劣质粘土不分散，易在地面产生沉淀而清除，使钻井液中保持少量水化性能好的膨润土（4%以下）不分散低固相钻井液是聚合物钻井液的一种。聚合物钻井液：聚合物钻井液：是国外水基钻井液发展最迅速的一类。主要的类型有；水解聚丙烯酰胺体系、醋酸钾水解聚丙烯酰胺体系、聚丙烯及聚乙二醇共聚物体系等。24油基钻井液：油基钻井液：一般用于大段泥、页岩，易塌易卡的复杂地层，高温深井，海洋钻井及保护油气层等方面。最早约在20世纪20年代就用原油作为洗井介质，40年代到50年代，发展形成以柴油为连续介质的油基钻井液

29、及油包水乳钻井液。在70年代又发展了低胶性油包水钻井液。特别是在期在定向井和水平井中又大量使用全油钻井液。含气体的可压缩钻井流体：含气体的可压缩钻井流体：其主要是用于低压易漏地层，严重缺水地区，强水敏性地层及永冻地区。钻井液的主要功能：钻井液的主要功能： .排除钻碴：排除钻碴：非开挖所产生的钻碴,须及时排除.因此先用成孔液循环来冲洗钻孔。即用泥浆泵从浆池中抽汲成孔液，通过钻杆或钻杆内孔泵压到孔底，冲洗钻头或扩孔器破碎下来的钻碴，再流经钻杆或孔壁之间的环隙通道，返出地面。（过流断面） .护壁，平衡地层压力：护壁，平衡地层压力：非开挖铺管常处于复杂地层下，且形成的孔也多呈水平状，孔壁易失稳破坏，因

30、此成孔液的粘性保护孔壁、平衡地层压力的作用显得尤为重要。钻孔越长，土质条件变化越大，成孔液的护壁作用就越明显。 .堵漏：堵漏：成孔液在回填土和卵石层中的漏失是不容忽视的。降低漏失程度一方面能减少成孔液的损耗，一方面是减少了向地层中的失水，可使孔壁的稳定性得到提高。25 .冷却钻头、润滑钻具：冷却钻头、润滑钻具： .软化硬岩石、进行导向水射流：软化硬岩石、进行导向水射流：利用水射流破碎岩石是非开挖成孔液的一个重要作用，尤其是利用斜向水流进行导向控制是关键的技术环节。另外，通过成孔液的浸润，软化岩石，有利于在硬土中钻孔成孔。非开挖铺管多在浅地层成近于水平的孔中实施。所遇的地层通常是粘土层，砂砾层或

31、是它们的混合层，或是淤泥层，或是石块区，易发生非开挖水平孔失稳破坏。非开挖成孔时，孔壁及其附近区划的力学平衡受到破坏，在此地层中极易发生孔壁的分散，垮塌，变形，缩径，超径，即是非开挖水平孔失稳破坏。这将严重影响非开挖施工的进行，甚至可能造成严重的安全事故。孔壁岩土的失稳破坏是由于成孔后孔壁地层内部应力状态发生变化超过了其强度极限所导致的。成孔液的性能参数： 密度（或比重）密度（或比重） 固相含量固相含量 含沙量。含沙量。 成孔液的比重是指成孔液的重量与同体积的水的重量的之比。成孔液的比重的大小主要取决于成孔液的固相含量的重量，而固相含量是由原浆固相重量和钻屑重量构成的。26成孔液固相含量指成孔

32、液中固体颗粒占的重量或体积百分比。固相含量，比重，对非开挖钻扩孔的影响； 随着成孔液比重增加，钻速下降，且比重越大，压力越大，破碎效率越低。 比重相同的成孔液，固相含量愈高则钻速越低。 比重和固相含量相同的成孔液，固相颗粒分散的越细钻速愈低。为提高钻进效率，不仅要降低成孔液的比重和固相含量，且应降低固相的分散度。 调节钻孔和地层间的物理力的平衡-是通过调节成孔液的重度(Y)使孔内静液柱压力(P)与地层压力(H)相适应，进而防止漏失，涌水和维护孔壁的稳定, ( P=0.1YH)。因此，在施工过程中，一定要使用比重秤随时测量成孔液的比重，控制泥浆的比重。 采取措施； 用好土，少加土， 加洗衣粉。

33、含沙量：钻井液中的无用固相含量会给钻进造成很大的危害。无用固相含量高，浆液的流变特性变差，易引起卡钻，会在抽、送钻具时引起压力激动，造成塌孔或漏失。无用固相含量高，泥饼质量变坏，泥饼厚。无用固相含水量高，对管材，钻头，水泵缸套，活塞拉杆磨损大。因此，在保证地层压力平衡的前提下，应降低钻井液的固相含量和比重，特别是含沙量应越低度越好。27流变性：流变性：流变性，是指成孔液的流动和变形性质，是以成孔液的粘稠性为主要研究对象。 成孔液能把钻碴从孔内带到地表，主要是靠液体粘稠性，特别对于不稳定孔壁，利用较粘稠的成孔液还可起到良好的粘结护壁作用。但是成孔液的粘稠性大又有不利的方面，在井底碎岩效率低，成孔

34、液循环阻力增大，增大对井壁的破坏。 因此在施工过程中，应用漏斗粘度计随时测量成孔液的粘度，根据具体地层和成孔工艺，控制好成孔液的粘度。失水造壁性：失水造壁性： 成孔液的失水是在孔内液体压力与地层孔隙流体压力差的作用下，成孔液中的水通过孔壁孔隙或裂隙向地层中渗透。 在失水的同时，成孔液中的固相颗粒附着在孔壁上形成泥皮，为造壁。失水性对成孔的影响；危害性； 当地层为泥页岩，黄土，粘土时，失水过大会引起孔壁吸水膨胀，缩径，散落，塌孔，（长沙多为黄粘土和红粘土）。当地层是回填土时，渗入的自由水洗涤了破碎物接触面之间的粘结，易造成塌孔，卡钻等事故。在溶解性地层中的失水过多，井壁地层被溶解的程度就越高。同

35、时，厚泥皮使环空过流面积减小，循环阻力和压力增大，并会加大对钻具的吸附，使钻杆回转阻力增加。有利性； 初失水可以湿润岩土，使其强度降低，有利于钻头对其破碎，提高钻进速度。 因此，泥浆失水越少，就越好。28值得注意的是，配泥浆的水，一定要软水，PH值一般应控制在8-11之间。在城市一般用自来水就可以了，但在无自来水的地方，一定要测水的硬度。基泥浆的配比；基泥浆的配比； 一方水配50公斤的土。按5%算。再加一定量的纯碱。（加纯碱的目的是使粘土充分水化，提高分散性和造浆率。）水敏性地层（粘土或泥页岩）的成孔液：水敏性地层（粘土或泥页岩）的成孔液：在水敏性地层中钻进的主要问题是，遇水膨胀，缩径，流散，

36、垮孔。对于水敏性地层；要尽量减少成孔液对地层的渗水，增强孔壁的抗水敏性，抑制分散。配制水敏性地层成孔液的要点；用好土，使粘土颗粒适度絮凝，添加降失水剂（如NACMC， PAM），提高基液粘度，调整成孔液比重，平衡地层压力。钾基泥浆: K对泥,页岩有较强的抑制作用. PAM-KCL泥浆;是用KCL,抑制粘土的膨胀,用PAM处理泥浆,聚合物吸附在井壁上,经包膜原理阻止水的渗透,维持孔壁的稳定,属非分散型钾基泥浆.配方; 粘土是成孔液的体积的3%-5%,纯碱是土量的6%， 30%的水解度的PAM加量为1.43-3.58KgM3 ,KCL加量是3%-15%. 29砂砾层砂砾层(机械分散地层机械分散地层)的成孔液的成孔液:此地层,必须用泥浆或高粘浆液,因此须增加井壁颗粒之间的胶结力。粘性较大的浆液适当的渗入井壁地层中,可增加砂砾的胶结力,增加孔壁的稳定性.提高浆液的粘度;主要是用高分散泥浆(细分散泥浆),增加泥浆中的粘土含量,加入有机或无机增粘剂,采用高粘化合物钻进粉(主要是指,大分子天然植物,高分子矿物化合物或生物聚合物.)等措施来实现.细分散泥浆是含盐量小于1%,含钙量小于0.012%,不含抑制性高聚物的分散型泥浆.为满足成孔的需要,往要加入