一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土及其生產(chǎn)方法
【專利說(shuō)明】一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土及其生產(chǎn)方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及膨潤(rùn)土技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土及其生產(chǎn)方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]膨潤(rùn)土因其良好的物理化學(xué)性能，可做粘結(jié)劑、懸浮劑、觸變劑、穩(wěn)定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等，廣泛用于冶金、石油、鑄造、食品、化工、環(huán)保、鉆井等行業(yè)，也可用于非開挖行業(yè)，
現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)用于非開挖工程的膨潤(rùn)土產(chǎn)品有很多種，但產(chǎn)品品質(zhì)卻各不相同，很多產(chǎn)品在研發(fā)和生產(chǎn)時(shí)只注重其中一方面或幾方面特性，整體綜合性能不高。由于非開挖水平定向穿越施工中經(jīng)常會(huì)遇到松散破碎及海水等復(fù)雜地層，現(xiàn)有技術(shù)中的膨潤(rùn)土在施工時(shí)，不能滿足復(fù)雜地層對(duì)膨潤(rùn)土泥漿性能的要求，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致工程失敗。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土及其生產(chǎn)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中膨潤(rùn)土產(chǎn)品整體綜合性能不高，在非開挖水平定向穿越施工時(shí)，不能滿足復(fù)雜地層對(duì)膨潤(rùn)土泥漿性能的要求，經(jīng)常導(dǎo)致工程失敗的技術(shù)問(wèn)題，具有造漿率高，配制的泥漿具有低固相、高粘度和優(yōu)流變性特性，在非開挖水平定向穿越施工中可以應(yīng)付松散破碎及海水等復(fù)雜地層，能大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆進(jìn)效率、減小廢漿處理難度并節(jié)約工程成本的技術(shù)效果。
[0007]本發(fā)明提供了一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土，所述膨潤(rùn)土包括:鈉基蒙脫石、羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺；其中，以質(zhì)量百分比計(jì)，羧甲基纖維素鈉含量與鈉基蒙脫石的比值控制為:0.5-1%,聚陰離子纖維素含量與鈉基蒙脫石的比值控制為:0.1-0.5%，聚丙烯酰胺含量與鈉基蒙脫石的比值控制為:0.5-0.8% ；
所述鈉基蒙脫石中蒙脫石的含量不低于70%，鈉離子含量控制為:3~5%。
[0008]作為優(yōu)選，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述羧甲基纖維素鈉含量與鈉基蒙脫石的比值為
0.75% ;所述聚陰離子纖維素含量與鈉基蒙脫石的比值為0.2% ;所述聚丙烯酰胺含量與鈉基蒙脫石的比值為0.6%;
所述鈉基蒙脫石中蒙脫石的含量為72%，鈉尚子含量為4%。
[0009]本發(fā)明還提供了一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括:
將準(zhǔn)備好的所述鈉基蒙脫石烘干； 將烘干后的所述鈉基蒙脫石研磨成粉末，所述粉末細(xì)度大于200目；
將配比好的所述羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺添加到所述粉末中；其中，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述羧甲基纖維素鈉含量與所述粉末的比值控制為:0.5-1% ;所述聚陰離子纖維素含量與所述粉末的比值控制為:0.1-0.5% ;所述聚丙烯酰胺含量與所述粉末的比值控制為:0.5-0.8% ；
將所述粉末與所述羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺攪拌均勻成為膨潤(rùn)土廣品。
[0010]本發(fā)明提供的一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土通過(guò)選用鈉基蒙脫石作為膨潤(rùn)土的主要原料，同時(shí)合理配比羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺的添加量，使得混合獲得的膨潤(rùn)土能充分發(fā)揮每種組分各自的特性，使膨潤(rùn)土具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和攜帶性、良好的流變性能、抗鹽侵入和低濾失等性能，獲得較高的綜合性能，在非開挖水平定向穿越施工中可以應(yīng)付松散破碎及海水等復(fù)雜地層，能大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆進(jìn)效率、減小廢漿處理難度并節(jié)約工程成本。
[0011]進(jìn)一步的，本發(fā)明所提供的生產(chǎn)方法通過(guò)合理配比膨潤(rùn)土的組份，以鈉基蒙脫石作為主要原料經(jīng)過(guò)研磨成粉，再將合理配比的羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺與粉末均勻混合，進(jìn)而制成綜合性能優(yōu)良的膨潤(rùn)土，將該膨潤(rùn)土制成泥漿后運(yùn)用到非開挖水平定向穿越施工中，能滿足復(fù)雜地層的要求，大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆進(jìn)效率、減小廢漿處理難度并節(jié)約工程成本，同時(shí)，該生產(chǎn)方法工藝簡(jiǎn)單，所需設(shè)備數(shù)量少，操作方便。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土的生產(chǎn)方法的流程圖。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種以鈉基蒙脫石作為主要原料，同時(shí)合理配比羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺的膨潤(rùn)土，解決了現(xiàn)有技術(shù)中膨潤(rùn)土產(chǎn)品整體綜合性能不高，在非開挖水平定向穿越施工時(shí)，不能滿足復(fù)雜地層對(duì)膨潤(rùn)土泥漿性能的要求，經(jīng)常導(dǎo)致工程失敗的技術(shù)問(wèn)題，將合理配比的各個(gè)組分均勻混合后制得膨潤(rùn)土，運(yùn)用該膨潤(rùn)土制成泥漿用于非開挖水平定向穿越施工中，實(shí)現(xiàn)了降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆進(jìn)效率、減小廢漿處理難度并節(jié)約工程成本的技術(shù)效果。
[0016]本發(fā)明提供了一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土，該膨潤(rùn)土包括:鈉基蒙脫石、羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺；其中，以質(zhì)量百分比計(jì)，羧甲基纖維素鈉含量與鈉基蒙脫石的比值控制為:0.5-1%,聚陰離子纖維素含量與鈉基蒙脫石的比值控制為:0.1-0.5%，聚丙稀酰胺含量與鈉基蒙脫石的比值控制為:0.5-0.8% ;鈉基蒙脫石中蒙脫石的含量不低于70%，鈉離子含量控制為:3~5%。
[0017]其中，鈉基蒙脫石的水化膨脹快，分散性好，是制備膨潤(rùn)土的主要原料。羧甲基纖維素鈉具有降濾失的特性，可以提高泥漿粘度，有較好的抗侵入效果，可以保持膨潤(rùn)土泥漿穩(wěn)定性。聚陰離子纖維素具有降濾失、增粘作用，調(diào)節(jié)流型，改進(jìn)泥漿的剪切稀釋性能，抗干擾能力強(qiáng)。聚丙烯酰胺部分水解產(chǎn)品具有選擇性絮凝的特點(diǎn)，使膨潤(rùn)土泥漿形成粗分散體系，具有更好的穩(wěn)定性和抗侵入的能力，在復(fù)雜地層中效果更明顯。只使用鈉基蒙脫石制備的泥漿粘度低，攜帶性、穩(wěn)定性、流動(dòng)性以及抗侵?jǐn)_能力差，在加入羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺后能克服的鈉基蒙脫石泥漿的上述缺陷，使改善后的泥漿各方面參數(shù)指標(biāo)獲得提升，在非開挖水平定向穿越施工中可以應(yīng)付松散破碎及海水等復(fù)雜地層，能大大降低施工風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆進(jìn)效率、減小廢漿處理難度并節(jié)約工程成本。同時(shí)，該膨潤(rùn)土本身易降解，無(wú)毒，無(wú)危害，有利于生產(chǎn)環(huán)保。
[0018]作為優(yōu)選，以質(zhì)量百分比計(jì)，羧甲基纖維素鈉含量與鈉基蒙脫石的比值為0.75% ;聚陰離子纖維素含量與鈉基蒙脫石的比值為0.2% ;聚丙烯酰胺含量與鈉基蒙脫石的比值為0.6% ;鈉基蒙脫石中蒙脫石的含量為72%，鈉尚子含量為4%。
[0019]本發(fā)明還提供了一種非開挖水平定向穿越施工用膨潤(rùn)土的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括:
S1:將準(zhǔn)備好的鈉基蒙脫石烘干；
52:將烘干后的鈉基蒙脫石研磨成粉末，粉末細(xì)度大于200目；
53:將配比好的羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺添加到粉末中；其中，以質(zhì)量百分比計(jì)，羧甲基纖維素鈉含量與粉末的比值控制為:0.5~1%;聚陰離子纖維素含量與粉末的比值控制為:0.1-0.5% ;聚丙烯酰胺含量與粉末的比值控制為:0.5-0.8% ；
54:將粉末與羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺攪拌均勻成為膨潤(rùn)土。
[0020]進(jìn)一步的，將該膨潤(rùn)土與設(shè)定量的水混合配制成泥漿，再通過(guò)六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、漏斗粘度計(jì)、濾失儀、密度計(jì)、PH試紙檢測(cè)該泥漿的各個(gè)特性，具體為:
通過(guò)六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量不同轉(zhuǎn)速下泥漿的粘度讀值，六個(gè)轉(zhuǎn)速分別為Φ600、Φ300、Φ200、Φ100、Φ6、Φ 3，其對(duì)應(yīng)的讀值與剪切應(yīng)力對(duì)應(yīng)，根據(jù)液體流型的相關(guān)公式，利用測(cè)得的讀值，可計(jì)算出泥漿的表觀粘度、塑性粘度、動(dòng)切力、動(dòng)塑比、凝膠強(qiáng)度值(靜切力)、流性指數(shù)和稠度系數(shù)。
[0021]通過(guò)馬氏漏斗測(cè)量泥漿從漏斗中流出固定體積的泥漿量所需要的時(shí)間，即為泥漿的漏斗粘度值，單位為秒(S)。漏斗粘度直觀反映泥漿的稠度，用于現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易測(cè)定。
[0022]通過(guò)濾失儀測(cè)量泥漿在室溫、壓力為690±35KPa條件下的濾失量。保持指定壓力30分鐘，從泥漿中濾出的自由水的體積數(shù)即為該泥漿的濾失量，單位為毫升(ml)。
[0023]通過(guò)密度計(jì)測(cè)量泥漿的重度。由于膨潤(rùn)土的加入，泥漿的重度大于水的重度(Ig/ml)，且重度隨加入的膨潤(rùn)土量不同而改變。一般泥漿重度在I?1.05g/ml范圍內(nèi)，且低固相泥漿要求重度接近于lg/ml。
[0024]通過(guò)PH試紙檢測(cè)泥漿的PH值。因膨潤(rùn)土及各添加劑的性能在堿性條件下發(fā)揮的更好，泥漿性能也達(dá)到最佳，因此控制泥漿的PH值在9?10為宜。
[0025]實(shí)施例1
S1:選用蒙脫石含量為72%，鈉離子含量為3%的鈉基蒙脫石礦，通過(guò)烘干機(jī)將鈉基蒙脫石礦烘干。
[0026]S2:使用磨機(jī)將鈉基蒙脫石研磨成粉末，控制粉末的細(xì)度為200目。
[0027]S3:將配比好的羧甲基纖維素鈉、聚陰離子纖維素及聚丙烯酰胺添加到粉末中；其中，以質(zhì)量百分比計(jì)，羧