泥浆精细化处理装置在钻井施工中的应用

绿色勘查已成为现在地质勘查工作的新常态,传统的地质勘查方法已不能满足现阶段绿色勘探的需求。钻井废浆主要通过泥浆池储存,完井后利用罐车将井场泥浆坑中的钻井废浆运至集中坑池固化处理,井场泥浆池使用防渗隔膜防止污染,但隔膜破损常常发生、井场泥浆洒落时有发生;完钻后的泥浆池恢复,多以掩埋为主,池内残留废浆未做进一步处理,重金属往往超标严重,这与绿色勘探背道而驰。本文分析钻井所产生的废物和论述了泥浆精细化处理技术来控制污染的来源,减少废弃物排放,降低环境污染风险,满足绿色勘查的需求,实现钻井清洁化的生产目标。     

废石—棒磨砂混合充填料浆工作特性与流变参数试验

为了得到满足管道稳定自流输送的废石—棒磨砂混合充填料浆配比最优组合，基于正交试验设计方案，开展了 48 组不同配合比参数的废石—棒磨砂混合充填料浆管道输送特性以及流变特性试验，并利用回归分析法研究了废砂比、胶砂比和料浆质量浓度变化对料浆特性参数的影响规律。同时，基于响应曲面法原理，以塌落度和泌水率达到最优为目标，对混合料浆配比进行了分析和优化设计。研究结果表明，混合充填料浆工作特性随胶砂比及料浆浓度的变化规律相同，料浆浓度是影响工作特性的最显著因素。混合充填料浆的流变关系显示其为具有屈服应力的伪塑性体，屈服应力主要影响因素是料浆浓度，粘度系数主要影响因素是胶砂比。当料浆废砂比为 0.62、胶砂比为 1∶5、料浆质量浓度为 81.85% 时，料浆塌落度为 27.24 cm、泌水率为 9.25%，满足矿山充填采矿管道自流输送要求且达到最优。     

钻井废弃泥浆作为注浆材料试验研究

介绍X射线衍射谱图定量分析、激光粒径测试及水化热测定等实验方法,对比测定了钻井废弃泥浆和黏土浆的性能,二者的主要矿物组分相同,而且钻井泥浆的粒径更细,其泥浆处理剂对水泥水化的影响很小。稀释和降粘剂改性均能降低钻井泥浆配制浆液的粘度,使浆液易于泵送;浆液的可注期及塑性强度能够满足注浆要求。     

钻井废弃泥浆作为注浆材料试验研究

介绍X射线衍射谱图定量分析、激光粒径测试及水化热测定等实验方法,对比测 定了钻井废弃泥浆和黏土浆的性能,二者的主要矿物组分相同,而且钻井泥浆的粒径更细,其泥浆处理剂对水泥水化的影响很小.稀释和降粘剂改性均能降低钻井泥浆配制浆液的粘度,使浆液易于泵送;浆液的可注期及塑性强度能够满足注浆要求.     

废石—棒磨砂混合充填料浆工作特性与流变参数试验

为了得到满足管道稳定自流输送的废石—棒磨砂混合充填料浆配比最优组合,基于正交试验设计方案,开展了 48 组不同配合比参数的废石—棒磨砂混合充填料浆管道输送特性以及流变特性试验,并利用回归分析法研究了废砂比、胶砂比和料浆质量浓度变化对料浆特性参数的影响规律。同时,基于响应曲面法原理,以塌落度和泌水率达到最优为目标,对混合料浆配比进行了分析和优化设计。研究结果表明,混合充填料浆工作特性随胶砂比及料浆浓度的变化规律相同,料浆浓度是影响工作特性的最显著因素。混合充填料浆的流变关系显示其为具有屈服应力的伪塑性体,屈服应力主要影响因素是料浆浓度,粘度系数主要影响因素是胶砂比。当料浆废砂比为 0.62、胶砂比为 1∶5、料浆质量浓度为 81.85% 时,料浆塌落度为 27.24 cm、泌水率为 9.25%,满足矿山充填采矿管道自流输送要求且达到最优。     

矿渣基充填胶凝材料开发及料浆配比优化研究

针对河钢铁矿全尾砂充填采用水泥胶凝材料成本较高的问题,司家营铁矿南区利用当地固废资源开发低成本矿渣基胶凝材料,并在满足矿山充填要求的前提下,对充填料浆配比进行优化,以期进一步降低充填成本。首先对尾砂、矿渣等材料进行物化分析及料浆级配分析;其次在前期探索性试验的基础上,采用正交试验和基础分析确定矿渣基胶凝材料优化配比为生石灰6%、脱硫石膏2%、熟料4%和矿渣微粉88%;最后以确定的矿渣胶凝材料进行料浆配比试验,并以单位充填成本为优化目标,以充填体强度、料浆工作特性为约束条件进行优化,得出满足充填强度及料浆工作特性要求的最低成本方案,即采用矿渣基胶凝材料、胶砂比为1∶8、料浆浓度为70%,充填材料成本为112元/m3,并进行验证试验,均满足矿山要求。     

炉渣胶凝材料配比优选及充填体性能

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。针对某铅锌矿全尾砂充填以水泥为胶凝材料成本过高和充填体后期强度低的问题,采用丰富的炉渣固废资源,开发低成本炉渣胶凝材料满足矿山充填体的质量需求。在对尾砂、炉渣和水泥熟料进行物化分析后,通过充填料浆坍落度实验和炉渣胶凝材料配比探索实验,确定满足流动性的料浆浓度为70%左右,炉渣与水泥熟料比值为2～4为较优配比区间;通过全面实验法探究了不同配比炉渣胶凝材料充填体强度,充填料浆的泌水率和凝结特性。结果表明：炉渣胶凝材料配比为炉渣添加量75%~80%,水泥熟料添加量20%~25%,充填体能够满足强度0.5～3.5 MPa,充填料浆泌水率小于5%的充填质量要求。     

基于正交实验的赤泥-粉煤灰膏体充填材料配比优化

为了解决赤泥、粉煤灰等工业固废的堆放对环境产生的危害,同时降低矿山充填材料的高成本问题,试验采用拜耳法赤泥、粉煤灰制备矿山充填材料。采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型建立,得出影响赤泥基膏体充填强度及塌落度、泌水率的因素及回归方程。实验结果表明:料浆质量分数是影响塌落度的主要因素,其中58%料浆浓度的塌落度效果最好;赤泥粉煤灰比是影响充填料浆泌水率的主要因素,赤泥粉煤灰比为3∶2可以满足工艺要求;水泥掺量对试块的早期强度影响最大,料浆质量分数次之,赤泥粉煤灰比最小。因此,选择料浆浓度58%、赤泥粉煤灰比3∶2,水泥掺量10%为赤泥粉煤灰膏体充填的最优配比。     

喀拉通克铜镍矿戈壁-冶炼渣胶结充填试验研究

新疆喀拉通克铜镍矿采用戈壁料作为矿山充填骨料,随着国家对矿山开采环保要求的不断提高,开采大量的戈壁料,不仅破坏生态环境,而且充填成本过高。同时矿山存在大量的冶炼渣、尾砂等固体废弃物难以处理,故本文基于冶炼渣、尾砂等固废开展制备充填料浆试验研究,从而实现固废生态化充填利用技术,进而降低矿山充填成本。本文首先分析了冶炼渣、尾砂等固废物理化学特性,测试了不同骨料配比组成料浆的流动性及泌水性能,确定了最佳的比例参数范围,并在此基础上开展了充填体强度测试试验,最终结合矿山采矿工艺对充填体的强度要求,确定了最佳的配比参数。     

低品质矿渣协同粉煤灰制备充填胶结料及参数优化研究

针对尾砂充填成本高、固结效果差的问题，本文采用低品质矿渣、粉煤灰等活性材料制备充填胶结料，并对料浆参数进行优化，以期在满足充填要求的前提下，降低充填成本。首先对实验材料进行物化特性分析，采用正交实验和极差分析确定胶结料配比，并分析其水化机理；其次以料浆配比实验分析了胶砂比、质量浓度对充填体强度、料浆流动性和稳定性的影响；最后采用多属性决策模型对料浆参数进行优化，获得了满足矿山要求的料浆优化参数。研究结果表明：低品质矿渣复合胶结料配比为熟料8%、脱硫石膏14%、粉煤灰10%、矿渣68%,熟料水化促进矿渣和粉煤灰水解，并发生水化生成大量凝胶，在脱硫石膏作用下生成少量钙矾石，随着水化产物增多，强度逐渐增加；充填体强度均随着料浆质量浓度和胶砂比的提高不同程度增大，塌落度和泌水率均随着浓度和胶砂比的提高逐渐减小；充填料浆优化参数为胶砂比1∶4,质量浓度70%。通过实验验证，充填料将满足矿山要求。     

钻井废弃泥浆用作注浆材料的研究

采用X射线衍射仪和激光粒度仪分析朱集西煤矿矸石井钻井泥浆和注浆用黏土浆,显示钻井泥浆的膨胀性黏土矿物含量相对黏土浆高,且黏土颗粒粒径小;通过钻井泥浆对水泥水化历程影响的研究和由钻井泥浆配成的钻井液水泥浆的黏度、塑性强度等性能的研究,证明朱集西煤矿钻井废弃泥浆可代替黏土浆用作注浆材料。     

钻井法凿井泥浆再生调制与废弃处理

钻井法凿井是通过深厚冲积层最可靠的竖井施工方法.钻井法凿井中泥浆起着非常重要的作用,对泥浆劣化的原因进行了分析,阐述了泥浆再生调制和废弃泥浆处理的方法,并对废弃泥浆处理的发展趋势进行了分析.分析结果表明,应从污染物的产生源头治理泥浆污染,对已经产生的污染源应进行无害化处理,以达到最佳环境效益和经济效益,促进钻井法凿井持续发展.     

基于深部土本构关系钻井法施工井简的数值模拟

为了在钻井法井筒开挖施工中更科学合理地选用不同泥浆参数以抵抗深厚地层变形,防止缩径,影响钻头提出和下沉井壁.建立了描述巨野矿区深部土高压卸载结构性本构模型,并应用此模型进行泥浆容重在10.8～12 kN/m3两个极值条件下的数值模拟研究,分析了深厚土层中拟建井筒开挖土体变形大小和随深度变化规律,并提出了在井筒钻进时应合理选择泥浆容重.     

钾铵基聚合物泥浆在大同煤田复杂地层钻进中的应用

煤田地质钻探中,白垩系卵石层、多层采空区及泥岩地层是一大钻进难题。一是上部长孔段砂卵层胶结松散,易垮塌;二是下部泥岩水敏性强,膨胀性大,节理裂隙发育,极易产生缩径、造浆及不同程度的渗漏;三是多层采空区的护壁问题。针对这些问题,在大同煤田复杂地层钻进中,经反复实验选用了钾铵基聚合物低固相泥浆。实践证明,采用钾铵基聚合物低固相泥浆,可有效防止孔内坍塌、掉块、缩径,预防孔内事故,提高钻进效率,降低成本,达到了正常的钻进目的。     

永磁直驱变频泥浆泵在雄安地热钻井中的应用

泥浆泵作为钻井主要配套设备,在钻井施工中起着至关重要的作用.目前大功率电动泥浆泵中以交流异步电机驱动,气胎离合器、中间车、皮带轮减速为传动方式的居多,随着地热(干热岩)、页岩气等陆域清洁能源及深部资源勘探开发的需要,对大功率电动泥浆泵也提出了更高的要求.在分析了雄安新区地热钻井项目的需求后,选用了永磁变频电机直接驱动F-1300型泥浆泵的小齿轮轴,这种方式具有传动结构简单、无级调速、节省能源、控制精度高的优势,适应了地热钻井技术的发展要求,提高了钻机的整体水平和作业能力,提高了钻井效率和质量.     

反井钻施工技术在高应力不良岩层溜井中的应用

反井钻技术作为成熟的施工技术在我国得到了广泛应用。金川二矿区目前正在建设深部工程,岩石条件破碎、地应力大,加之基建工期紧张,废石溜井(814～700m)安全快速地完成施工对于深部开采工程建设的推进至关重要。结合现场实际情况提出采用反井钻施工废石溜井,极大地提高了施工效率,及时改善了700m平面的通风效果,一定程度上解决了高应力不良岩层条件下井筒掘进难题,为类似工程项目竖井施工提供了经验。     

废泥浆脱水的试验研究

岩土工程施工产生的废泥浆含水量高,脱水性差,因此如何提高废泥浆的脱水量至关重要。试验中通过对废泥浆的物理化学调质,以改变废泥浆颗粒表面物化性质和组分,破坏废泥浆的胶体结构,减小与水的亲和力,从而改善废泥浆的脱水性能。对不同种类的无机材料和有机高分子絮凝材料的试验分析发现,有机高分子聚丙烯酰胺PAM的絮凝脱水效果要优于无机材料。在阳离子型PAM、阴离子型PAM、非离子型PAM三类材料对废泥浆的絮凝脱水效果中,阳离子型PAM的絮凝脱水效果最好。     

钾铵聚合物钻井液在地热钻井中的应用研究

贵州地热井钻遇地层以灰岩和白云岩为主,夹杂泥岩、砂岩及煤层等不稳定地层,为满足井壁稳定及配合螺杆钻进工艺的需求,确定采用强抑制聚合物钻井液体系。通过正交试验确定了室内配方,并对配方的综合性能进行了室内测评。FT-1与QS-2协同作用可有效改善泥皮质量,白油润滑剂在1%加量时即可将润滑系数降低至0.2以下。其综合性能测试结果表明:该钻井液体系具有良好的流变性,抑制性强且润滑性良好。相比于无固相聚合物钻井液,井眼清洁能力明显增强,机械钻速提高了129%,漏失风险有所下降,取得了良好的实钻效果。     

采用空气潜孔锤钻进技术在井筒内施工泄水孔实践

袁店一井煤矿风井井筒基岩段施工中遇工作面大量涌水,排水能力无法满足掘砌需要。为保证井筒掘砌施工安全,提出施工钻孔直达风巷的方法进行快速泄水,但已无法进行传统泥浆钻进。通过采用长距离悬空钻杆结合空气潜孔锤钻进技术以及孔口管的安装等施工工艺和措施,有效解决了岩粉上返、水压过大、钻杆摆动等施工技术难题,快速地完成了泄水孔的施工,成功将井筒基岩段涌水排入井下水仓,从而确保了井筒的安全和快速施工。