[发明专利]用于定向钻穿越黏土层的泥浆

说明书

本发明公开了一种用于定向钻穿越黏土层的泥浆。由如下重量份数的组分组成：膨润土70‑85Kg/m³、碱1.5‑2.5Kg/m³、改性丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物2.5‑4.5Kg/m³、硅酸镁铝3.5‑5.5Kg/m³、降失水剂2.5‑3.5Kg/m³，余量为水。本发明的泥浆采用膨润土和碱作为主料，具有良好的分散吸附和润滑的性能，改性丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物和硅酸镁铝的复合使用，增强了材料的静切力，使得定向钻钻孔悬浮粉屑的能力增强，能有效防止泥浆中因粗屑颗粒快速下沉而造成的孔内埋钻事故；降失水剂采用N‑甲基二烯丙基丙磺酸盐与水解聚丙烯腈复合的技术方案，降低了泥浆的失水率和泥饼形成厚度，保证定向钻的顺利穿行。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种用于定向钻穿越黏土层的泥浆。

背景技术

水平定向钻技术发展已经有30余年，具有开挖空间少、施工迅速、容易防护等优点，广泛应用于穿越铁路、公路、河流、沙地等，水平定向钻进泥浆钻进粘土层时，钻屑混入泥浆悬浮在泥浆中，密度增加，粘度切力急剧上升，易出现孔洞塌方及卡钻的现象。

泥浆在水平定向钻孔过程中的主要作用是冷却孔底钻具、携带钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻头切削土体时所需的扭矩以及回拉力。在钻进的过程中，钻头叶片对土层有切削作用，还可将注入的浆液和土体碎屑搅拌在一起，在钻孔内形成粘稠泥浆。施工中采用膨润土和水的混合液作为润滑液，由于钻头直径比钻杆大，在钻杆与孔壁之间就形成了较大的空隙，为维持钻孔孔壁的稳定，避免上部的土层碎屑落到钻孔内，必须在土压力上升达到全值之前使泥浆能充满这些空隙，此时泥浆不仅要有很好的润滑作用，还要有一定的支撑作用。在液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过孔壁空隙向地层中渗透导致泥浆失水，泥浆失水导致厚泥皮的形成，加大对钻头的吸附，导致钻杆摩阻力的增大和回转阻力的增加。充满隧道的泥浆具有稳定孔壁的作用，可明显降低钻头的扭矩和回拖力，减小拖管时管壁所受的摩擦力，但如果混合泥浆在扩孔过程中发生沉析，则将影响到泥浆的减摩作用，影响到其稳定孔壁的效果，因此，泥浆在扩孔过程中的稳定性对定向钻孔的施工十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于定向钻穿越黏土层的泥浆。

一种用于定向钻穿越黏土层的泥浆，由如下重量份数的组分组成：膨润土70-85Kg/m³、碱1.5-2.5Kg/m³、改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物2.5-4.5Kg/m³、硅酸镁铝3.5-5.5Kg/m³、降失水剂2.5-3.5Kg/m³，余量为水。

所述碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。

所述改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物采用如下方法制备：按照重量份数，取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30-50份、二乙氨基甲基三乙氧基硅烷10-20份、硅藻土3-10份加入到高速混合机中，于90-100℃下混合10-15min，干燥，得改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

所述降失水剂为N-甲基二烯丙基丙磺酸盐与水解聚丙烯腈按照质量比1：1混合的混合物。

所述水解聚丙烯腈的分子量为10-15万。

所述降失水剂为羟乙基纤维素。

所述泥浆还包括CP-233磺化妥尔油沥青1.5-2.5Kg/m³。

本发明的有益效果：本发明的泥浆采用膨润土和碱作为主料，具有良好的分散吸附和润滑的性能，改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和硅酸镁铝的复合使用，增强了材料的静切力，使得定向钻钻孔悬浮粉屑的能力增强，能有效防止泥浆中因粗屑颗粒快速下沉而造成的孔内埋钻事故；降失水剂采用N-甲基二烯丙基丙磺酸盐与水解聚丙烯腈复合的技术方案，降低了泥浆的失水率和泥饼形成厚度，保证定向钻的顺利穿行。