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[摘 要]水泥砂浆是钻井井壁壁后固定充填的传统充填方式。如果运用水泥浆的充填方式会消耗大量的水泥，使得钻井井壁壁后的充填成本提高。因此，为了能够降低钻井井壁壁后充填的成本，提升钻井井壁壁后充填的效果，运用水泥砂浆和水泥浆共同作用来达到钻井井壁壁后填充的效果。本文主要研究和试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填的应用，运用地面水平泵送水泥砂浆的试验方式，对比水泥浆和水泥砂漿填充钻井井壁后的填充效果。
[关键词]水泥砂浆；钻井井壁；壁后；充填；应用；试验；研究
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0178-01
一、浆液在钻井井壁壁后填充的概况
充填钻井井壁壁后的浆液要具备一定的性能才能够达到预期的效果，因此，在钻井井壁壁后充填浆液过程中，钻井井壁壁后的填充浆液要具备以下性能：要确保充填的浆液不能发生离析的问题、要保障浆液能够在水下实现硬化、要确保填充浆液具有不透水性和非常好的流动性、填充浆液的成本不能太高、填充浆液的结石强度和结实率要达到标准、填充浆液的终凝期和初凝期要最合时宜等等。在进行钻井井壁壁后浆液填充实践中，充填钻井井壁壁后的浆液是要用水泥和水拌合而成的水泥浆，或者是用水、惰性充填材料以及水泥混合而成的混合浆液进行填充，且钻井井壁壁后填充浆液的密度要在1.6g/cm3-1.9g/cm3之间，钻井井壁壁后填充浆液的流散半径要在18㎝-25厘米之间，钻井井壁壁后填充浆液的初凝期要根据钻井井壁壁后填充工程施工的设备情况以及注浆量来确定，且要确保在钻井井壁壁后填充浆液初凝之前配置好预定数量的浆液，并做好填充工作。
在钻井井壁壁后充填过程中，充填中心管路可以运用漂浮下沉法来执行，浆液要初凝8小时-10小时，其他情况的浆液可以初凝2小时-3小时即可。可以运用适量的早强水泥和部分化学外加剂进行掺和来调整钻井井壁壁后填充浆液的初凝期。运用管路充填钻井井壁壁后时，钻井井壁壁后充填浆液的终凝期在一般情况下是10个小时-15小时的时间，在其他的情况下最长可以延迟到30个小时。与此同时，钻井井壁壁后填充浆液的结石率能够得到提高，可达97%左右，使得钻井井壁壁后充填层的不透水性显著增强。
钻井井壁壁后填充浆液的结石强度是由围岩性质和井壁类型来决定。在计算钻井井壁的强度时可不用将充填层考虑进去。而在松软的岩层中，由于钻井井壁的承受能力非常小，因此在钻井井壁壁后填充浆液的选择上要选择比较浓的浆液，这样能够大大的提升钻井井壁壁后填充浆液的结石强度，提升钻井井壁的承受能力、安全系数以及弹性抗力。而在比较坚硬的岩层中，钻井井壁没有太大的荷载，因此，可以降低钻井井壁壁后填充浆液的结石强度。
二、研究试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填中的应用效果
本文主要以淮北涡阳县西部的信湖煤矿为例，且中央风井的施工方法为钻井法。其有7厘米净直径的井筒，9.8米的终孔直径，472米深度，运用φ9.8米和φ6米的钻进扩孔方法。钻井井壁壁后的第二段填充材料运用水泥砂浆和水泥浆，其他各段都运用水泥浆。因此，本文主要试验内容就是运用水泥砂浆在进行第二段井壁壁后的充填，研究钻井井壁壁后充填水泥砂浆的可行性和效果。试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填的方法是运用地面水平泵送水泥砂浆，下面进行水泥砂浆在钻井井壁壁后充填中的应用试验。
1、试验材料及设备的准备
试验材料的准备：在运用水泥砂浆地面水平泵送试验前，运用φ6mm*φ108mm的管路，水泥砂浆的配比是139kg/m3的粉煤灰、6.7kg/m3的泵送剂、1046kg/m3的中砂，689kg/m3的P.O42.5的水泥。
试验用泵送设备的准备：φ3m*φ125mm的输送泵专用管4根、φ150mm-φ125mm的锥形管1根、φ175mm-φ150mm的锥形管1根、φ6mm*φ108mm的外注浆管55m、HBT60G型的混凝土输送泵1台、HZS40型搅拌站1套。
2、试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填的过程
试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填的流程主要分6个环节，每个环节都要严格按照试验方案进行。
第1环节：先将锥形管与HBT60G型输送泵的输出口进行连接，然后再将φ125mm的管与锥形管连接，再运用法兰盘变径的方法将φ108mm的管与φ125毫米的管进行连接，运用法兰盘将φ108mm的管之间进行连接，最后形成70m长的总管道。
第2环节：先用输送泵输送清水，使得管路能够得到充分的湿润，还能够对管路的畅通情况以及密封情况进行检查，之后搅拌按照配合比来匹配的配料。
第3环节：为了能够测量水泥砂浆的坍落度，可运用坍落度筒来实现测量，可测量3次水泥砂浆的坍落度，其测量的结果分别是285mm、270mm、270mm，将三次测量水泥砂浆坍落度的测量结果取平均数是275mm。
第4环节：将HBT60G型输送泵启动，然后慢慢的通过管道来将水泥砂浆泵送进去，泵送时间约3分钟后，可观察在φ108mm的管路出口处流出了水泥砂浆，然后再继续泵送水泥砂浆约2分钟，同时HBT60G型输送泵的泵送压力也在匀速上升，一直上升到5兆帕后，HBT60G型输送泵的泵送压力停止上升，观察φ108mm输送水泥砂浆的管路出口处流出水泥砂浆的流出情况趋于正常。
第5环节：将水泥砂浆继续搅拌和泵送，且输送泵也在正常运转，水泥砂浆从φ108mm的管中正常输送和蠕动，φ108管路的关口处也正常流出水泥砂浆，且属于正常情况。
第6环节：选择4个测量点，将水泥砂浆的扩散尺寸用卷尺进行测量。
3、水泥砂浆在钻井井壁壁后充填中运用的试验结果
本次运用泵送水泥砂浆的试验结果是一共拌合了7罐水泥砂浆，容积大约为4.2m3。每一罐水泥砂浆从配比、配料、拌合和泵送，全程需耗时2分零8秒的时间。HBT60G型输送泵和HZS40型搅拌站这一套泵送系统能够达到16.8m3/h的生产能力，且呈现连续性，同时其他各项指标均能达到标准和要求。
三、对比试验水泥浆和水泥砂浆的性能
水泥浆和水泥砂浆的性能对比试验需要对二者的初凝时间、终凝时间、抗压强度、坍落度等指标进行试验对比，其对比的具体数值如表1，表2所示：
通过上图水泥砂浆试验结果与水泥浆试验结果进行比较，可得出水泥砂浆的强度远高于水泥浆的强度，二者在初凝时间以及终凝时间上没有很大的差别，水泥砂浆在强度上占有绝对的优势，但是在使用输送泵输送时容易发生磨损问题，还容易发生离析。而水泥浆的流动性好于水泥砂浆，也方便赠送，但是在钻井井壁壁后的充填时，水泥浆的消耗量非常大，且存在很高的成本。
四、结束语
综上所述，通过对水泥砂浆在钻井井壁后充填中的应用试验研究，可以得出在进行钻井井壁壁后充填时，可以将一部分水泥浆用水泥砂浆来替代，这样既能够降低钻井井壁壁后充填水泥浆的成本，还能够使得钻井井壁壁后充填的效果达到规定的标准和要求。
参考文献
[1] 吴双白.8.3米超大井筒钻井井壁设计[J].现代矿业.2015.04（16）：1140-1141.
[2] 张家勋.杨志强.曾凡伟.等.钻井法井内注浆壁后充填在深井中的应用[J].建井技术.2015.06（08）：647-649.
[3] 蒋万军.泥浆中超深钻井井壁竖向稳定研究[D].上海：同济大学.2014.
[4] 张雷.李辉.钻井井壁壁后加压充填与固井工艺[J].科技致富向导.2014.09（17）：713-715.
[关键词]水泥砂浆；钻井井壁；壁后；充填；应用；试验；研究
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0178-01
一、浆液在钻井井壁壁后填充的概况
充填钻井井壁壁后的浆液要具备一定的性能才能够达到预期的效果，因此，在钻井井壁壁后充填浆液过程中，钻井井壁壁后的填充浆液要具备以下性能：要确保充填的浆液不能发生离析的问题、要保障浆液能够在水下实现硬化、要确保填充浆液具有不透水性和非常好的流动性、填充浆液的成本不能太高、填充浆液的结石强度和结实率要达到标准、填充浆液的终凝期和初凝期要最合时宜等等。在进行钻井井壁壁后浆液填充实践中，充填钻井井壁壁后的浆液是要用水泥和水拌合而成的水泥浆，或者是用水、惰性充填材料以及水泥混合而成的混合浆液进行填充，且钻井井壁壁后填充浆液的密度要在1.6g/cm3-1.9g/cm3之间，钻井井壁壁后填充浆液的流散半径要在18㎝-25厘米之间，钻井井壁壁后填充浆液的初凝期要根据钻井井壁壁后填充工程施工的设备情况以及注浆量来确定，且要确保在钻井井壁壁后填充浆液初凝之前配置好预定数量的浆液，并做好填充工作。
在钻井井壁壁后充填过程中，充填中心管路可以运用漂浮下沉法来执行，浆液要初凝8小时-10小时，其他情况的浆液可以初凝2小时-3小时即可。可以运用适量的早强水泥和部分化学外加剂进行掺和来调整钻井井壁壁后填充浆液的初凝期。运用管路充填钻井井壁壁后时，钻井井壁壁后充填浆液的终凝期在一般情况下是10个小时-15小时的时间，在其他的情况下最长可以延迟到30个小时。与此同时，钻井井壁壁后填充浆液的结石率能够得到提高，可达97%左右，使得钻井井壁壁后充填层的不透水性显著增强。
钻井井壁壁后填充浆液的结石强度是由围岩性质和井壁类型来决定。在计算钻井井壁的强度时可不用将充填层考虑进去。而在松软的岩层中，由于钻井井壁的承受能力非常小，因此在钻井井壁壁后填充浆液的选择上要选择比较浓的浆液，这样能够大大的提升钻井井壁壁后填充浆液的结石强度，提升钻井井壁的承受能力、安全系数以及弹性抗力。而在比较坚硬的岩层中，钻井井壁没有太大的荷载，因此，可以降低钻井井壁壁后填充浆液的结石强度。
二、研究试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填中的应用效果
本文主要以淮北涡阳县西部的信湖煤矿为例，且中央风井的施工方法为钻井法。其有7厘米净直径的井筒，9.8米的终孔直径，472米深度，运用φ9.8米和φ6米的钻进扩孔方法。钻井井壁壁后的第二段填充材料运用水泥砂浆和水泥浆，其他各段都运用水泥浆。因此，本文主要试验内容就是运用水泥砂浆在进行第二段井壁壁后的充填，研究钻井井壁壁后充填水泥砂浆的可行性和效果。试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填的方法是运用地面水平泵送水泥砂浆，下面进行水泥砂浆在钻井井壁壁后充填中的应用试验。
1、试验材料及设备的准备
试验材料的准备：在运用水泥砂浆地面水平泵送试验前，运用φ6mm*φ108mm的管路，水泥砂浆的配比是139kg/m3的粉煤灰、6.7kg/m3的泵送剂、1046kg/m3的中砂，689kg/m3的P.O42.5的水泥。
试验用泵送设备的准备：φ3m*φ125mm的输送泵专用管4根、φ150mm-φ125mm的锥形管1根、φ175mm-φ150mm的锥形管1根、φ6mm*φ108mm的外注浆管55m、HBT60G型的混凝土输送泵1台、HZS40型搅拌站1套。
2、试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填的过程
试验水泥砂浆在钻井井壁壁后充填的流程主要分6个环节，每个环节都要严格按照试验方案进行。
第1环节：先将锥形管与HBT60G型输送泵的输出口进行连接，然后再将φ125mm的管与锥形管连接，再运用法兰盘变径的方法将φ108mm的管与φ125毫米的管进行连接，运用法兰盘将φ108mm的管之间进行连接，最后形成70m长的总管道。
第2环节：先用输送泵输送清水，使得管路能够得到充分的湿润，还能够对管路的畅通情况以及密封情况进行检查，之后搅拌按照配合比来匹配的配料。
第3环节：为了能够测量水泥砂浆的坍落度，可运用坍落度筒来实现测量，可测量3次水泥砂浆的坍落度，其测量的结果分别是285mm、270mm、270mm，将三次测量水泥砂浆坍落度的测量结果取平均数是275mm。
第4环节：将HBT60G型输送泵启动，然后慢慢的通过管道来将水泥砂浆泵送进去，泵送时间约3分钟后，可观察在φ108mm的管路出口处流出了水泥砂浆，然后再继续泵送水泥砂浆约2分钟，同时HBT60G型输送泵的泵送压力也在匀速上升，一直上升到5兆帕后，HBT60G型输送泵的泵送压力停止上升，观察φ108mm输送水泥砂浆的管路出口处流出水泥砂浆的流出情况趋于正常。
第5环节：将水泥砂浆继续搅拌和泵送，且输送泵也在正常运转，水泥砂浆从φ108mm的管中正常输送和蠕动，φ108管路的关口处也正常流出水泥砂浆，且属于正常情况。
第6环节：选择4个测量点，将水泥砂浆的扩散尺寸用卷尺进行测量。
3、水泥砂浆在钻井井壁壁后充填中运用的试验结果
本次运用泵送水泥砂浆的试验结果是一共拌合了7罐水泥砂浆，容积大约为4.2m3。每一罐水泥砂浆从配比、配料、拌合和泵送，全程需耗时2分零8秒的时间。HBT60G型输送泵和HZS40型搅拌站这一套泵送系统能够达到16.8m3/h的生产能力，且呈现连续性，同时其他各项指标均能达到标准和要求。
三、对比试验水泥浆和水泥砂浆的性能
水泥浆和水泥砂浆的性能对比试验需要对二者的初凝时间、终凝时间、抗压强度、坍落度等指标进行试验对比，其对比的具体数值如表1，表2所示：
通过上图水泥砂浆试验结果与水泥浆试验结果进行比较，可得出水泥砂浆的强度远高于水泥浆的强度，二者在初凝时间以及终凝时间上没有很大的差别，水泥砂浆在强度上占有绝对的优势，但是在使用输送泵输送时容易发生磨损问题，还容易发生离析。而水泥浆的流动性好于水泥砂浆，也方便赠送，但是在钻井井壁壁后的充填时，水泥浆的消耗量非常大，且存在很高的成本。
四、结束语
综上所述，通过对水泥砂浆在钻井井壁后充填中的应用试验研究，可以得出在进行钻井井壁壁后充填时，可以将一部分水泥浆用水泥砂浆来替代，这样既能够降低钻井井壁壁后充填水泥浆的成本，还能够使得钻井井壁壁后充填的效果达到规定的标准和要求。
参考文献
[1] 吴双白.8.3米超大井筒钻井井壁设计[J].现代矿业.2015.04（16）：1140-1141.
[2] 张家勋.杨志强.曾凡伟.等.钻井法井内注浆壁后充填在深井中的应用[J].建井技术.2015.06（08）：647-649.
[3] 蒋万军.泥浆中超深钻井井壁竖向稳定研究[D].上海：同济大学.2014.
[4] 张雷.李辉.钻井井壁壁后加压充填与固井工艺[J].科技致富向导.2014.09（17）：713-715.