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工程泥浆现场处理技术研究

工程泥浆现场处理技术研究,泥浆作为钻孔灌注桩、地下连续墙、盾构掘进施工作业不可缺少的介质,具有悬浮土渣、防止孔壁坍塌等作用。然而,随着基础工程、桥梁工程、市政工程等的增多,施工过程中产生了大量废弃泥浆,由于泥浆储存占用宝贵的施工场地和导致现场施工环境恶劣,泥浆的处理一直是困扰工程施工的一个难题 [1] 。另外,废弃泥浆的处理受到建筑部门和环保部门越来越大的关注,寻找一种高效率、低能耗,而且环保的废弃泥浆处理方式变得刻不容缓 [2] 。针对以上问题,本文采用劣化泥浆再生处理后循环利用,同时对尾渣进行脱水固化处理的方法,实现方法简单、高效环保、费用低廉的目的。2 泥浆处理相关机理 [3](1)机械旋流分离机理。利用离心沉降和密度差原理,当泥浆在一定的压力下,从除砂器进口以切向进入设备后,产生强烈的旋转运动,由于砂和泥浆密度不同,在离心力、向心浮力、流体拽力作用下,密度较低的泥浆上升,由溢流口排出,密度大的砂沉至底部,从而达到分离的目的。

(2)化学絮凝机理。高分子絮凝剂溶解后一般呈链状和网状结构,链间机械的缠结和氢键共同形成网状节点,浓度较高时,由于溶液含有许多链—链接触点,使溶液呈凝胶状。这些链状和网状结构上众多的化学基团可以吸附
泥浆中的胶体颗粒,将胶粒连接在一起形成絮团,起到了架桥连接作用。同时,在絮团下沉过程中还可以继续捕获更多的土颗粒一直下沉,从而达到絮凝的目的。(3)化学固化机理。泥浆中加入某些药剂后会发生水解、水化反应,生成某些凝胶物质,这些凝胶物质与原土颗粒共同形成具有一定强度的“空间结构”,凝胶物质充当骨架作用,起到了加固土体的作用。同时药剂加入后会消耗土中的大量水,并使自身体积膨胀,挤压周围土体,从而达到加固土体的效果。目前,对于泥浆的处理主要是采用2种以上的机理,以达到有效解决现场泥浆的难题。本技术综合运用以上各种机理,即利用机械旋流机理达到泥浆循环利用的目的,利用化学絮凝达到泥水快速分离的目的,利用化学固化机理达到尾渣固化目的。为泥浆固化处理流程,其中泥浆分离室与螺旋搅拌器处于同一工作平台。

泥浆循环利用处理泥浆循环利用处理的核心设备为泥浆分离设备,泥浆高速泵入泥浆分离室内,比重小的泥浆经溢流口重新进入泥浆池内,比重大的泥浆储存于泥浆分离室的下部。4 泥浆絮凝处理4.1 絮凝剂选择和用量絮凝剂在泥浆泥水快速分离中发挥了重要作用,研究 [2,5-6] 表明,阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)是处理泥水分离性价比最好的絮凝剂。针对现场泥浆特性,采·石油与钻掘工程·25万方数据 2018年第4期 西部探矿工程用沉降柱试验,确定合理的聚丙烯酰胺(APAM,分子量1200×10 4 )用量为200~500mg/L。4.2 泥浆、絮凝剂混合为均匀混合泥浆、絮凝剂,设置螺旋搅拌装置,装置与分离室连接处安装絮凝剂入口,入口处设置控制阀,控制阀根据絮凝剂浓度和泥浆流速进行调整,泥浆经螺旋搅拌器搅拌后,流入沉淀池。5 尾渣固化处理搅拌均匀后的泥浆和絮凝剂在沉淀池内静置分离,由于添加了絮凝剂,固液分离速度明显提高,经过1~2h分离后抽离上层清液,由于上层清液内含有絮凝剂,可以回收利用。下层尾浆中首先添加微量纯碱,采用伸缩搅拌器搅拌均匀后,均匀添加生石灰,添加量5~10g/L,尾浆随搅拌逐渐变为粘稠固体,呈流塑状态。将混合物从沉淀池中挖出,采用晾晒或者烘烤措施,使其进一步脱水,达到与施工现场其他土体一同运输的目的。6 主要技术特点(1)处理效率高,如配备配备90L泥浆分离设备,处理泥浆能力为4m 3 /h;药剂添加后明显缩短固液分离时间和降低了含水率,

(2)处理过程中,药剂用量小,成本较低,处理
泥浆加渣土外运成本约20元/m 3 左右,相比泥浆外运具有价格优势。(3)设备集中程度高,占用场地小,可以节省施工空间,同时设备简单易操作,适宜规模化生产。7 结论通过几种泥浆处理机理的综合运用,可以达到泥浆固化处理的目的,具体如下:(1)通过聚丙烯酰胺(APAM)和生石灰的组合使用,可以达到泥浆固化处理的效果,并且药剂用量较少。(2)泥浆分离设备、絮凝剂与泥浆混合设备可以集成于同一平台,节省施工空间。(3)设备操作简单,便于规模化生产。(4)较小的药剂用量,简单的处理方式,较高的处理效率,较好的处理效果,可以有效节省施工成本。泥浆快速化学脱稳与固液分离试验研究[J].桩基施工泥浆固化处理新技术在某工程中的应用[J].施工技术,

经不同药剂处理后土体含水率(药剂A:APAM,药剂B:纯碱+生石灰)探矿工程透率、降低顶部强度、形成较大的上下密度差且不能获得均质水泥环,出现油气水窜的情况。通常可通过添加固相惰性材料来保证其稳定性。流变性决定了其驱替能力和稳定性,通常会要求其有着15Pa左右的屈服值。在水平段施工过程中,水泥颗粒可能会在重力作用下出现沉淀而影响性能。过长的水泥浆稠化时间会导致较慢的强度发展,析出大量的自由水,这就要求将其过渡时间尽量控制在15min以下,力求直角稠化。良好的触变性能保证体系的稳定和性能,在失重状态下,水泥浆体系内的结构里能有效抵抗地层流体带来的侵蚀。2 水平井固井质量的控制措施2.1 井身质量的控制通常情况下,对于井斜,直井段应小于3°,造斜点处应小于2°,对于水平位移在直井段应小于25m,造斜点应小于25m,对于最大全角变化率,直井段小于1.25°。对于水平井段,可通过现场着陆小组来对井眼轨迹进行确认,井眼轨迹要追求更加平滑,半靶高(A、B)应不低于0.5m,保障水平段长度以及位移都在设计值范围内。2.2 钻井液性能的控制在井斜角度超过45°以后,可将润石墨及极压润滑剂、防塔润滑剂和原油加入到钻井液中,根据实际情况进行补充,在达到水平段后加入原油,使其含量接近7%,为避免卡钻等情况,要对润滑剂及时补充;在到达目的层前使钻井液 API 失水≤5mL、HTHP 失水≤15mL,同时应用超细碳酸钙来保护储层,提升钻进速度。保证振动筛,中、高速离心机、除泥器和除砂器的使用率在80%以上。在下套管和电测之前要对钻井液的流变性进行调整,同时辅助添加塑料小球封闭液,对斜井段的强度加固,保障下套管过程正常。

2.3 应用扶正器在水平井固井中,下套管施工质量对于整体固井质量有着很大影响,主要可通过自旋转式刚性扶正器来保证其处于正中。对于不同形式的扶正器,都需要导流翼片能具有合适的螺旋角度和光洁度,才能达到旋转要求,也有助于下入套管,保持套管居中。2.4 应用前置液和冲洗液冲洗液和前置液的应用对于钻井液的稀释以及与水
泥浆之间的隔离都有很好的促进作用。吸附在油水界面的前置液能有效改善油水界面的张力,降低原油的吸附力。应用冲洗液能有效降低钻井液的切力和粘度,从而改善顶替效果。隔离液必须保证不与水泥浆和钻井液出现不良反应,不然就不会出现界面流变性。2.5 水泥浆性能应用与水平井固井的水泥浆体系要保证具有低失水、零析水、直角稠化的特性,同时还要保证水泥浆具有良好的稳定性,避免出现水泥浆沉降现象,这样才能够保证水平井的固井质量。3 结束语水平井固井质量会受到诸多因素的影响,在实际的固井质量控制过程中,要保证水平井自身的井身质量,强化水平井钻井液管理,选用合适的套管扶正器,优化管串结构,保证套管居中,提高顶替效率,这样才能够保证水平井固井质量。
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