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先进的HDD (水平定向钻进) 泥浆材料落户中国，本地化生产

早在十年前，HDD (水平定向钻进) 在西方就成为了一项重要的技术。早期，这项技术只是应用于穿越河流铺设管线，而在这些地方，明挖铺设显然是不切合实际的。随着这项技术的进一步发展，HDD技术成为了众多市政管线铺设工程的选择，铺管直径已从几公分发展到一米以上。现在，HDD进技术通常被用于穿越公路、机场跑道、以及地下管线，甚至穿越地下建筑。使用HDD技术可以在不阻断交通的情况下，在繁忙的商业区与工业区施工，从而减少由于阻断交通对这些地区生产力的影响。

HDD技术被介绍到中国仅仅几年时间。现在中国已经成为这个世界上发展最快的HDD市场。在开始的几年中，Vermeer（威猛）以及一些其他的国外的钻机制造商主导了国内市场，近年来，一些国内的制造商也已经取得了一定的成功，而Vermeer不久将开始在中国组装钻机，以此来对付日益激烈的市场竞争。由此我们相信，在中国，随着HDD技术的日渐成熟，对HDD泥浆材料的要求也会越来越高。

HDD泥浆概述
泥浆有几个重要的功能。它可以冷却润滑钻头、钻杆与其他孔内钻具；可以密封钻孔，从而保证钻孔稳定；最后，他们可以携带钻屑，把钻屑运出钻孔。一个好的泥浆系统应包含上述所有的功能。而更加先进的泥浆还应当能够有效抑制土壤的水化膨胀，能够输送更大的钻屑甚至石头。

在HDD泥浆材料中最广泛被使用的就是膨润土。世界上最好的膨润土是纯天然的西部钠基膨润土，它产自美国西部的一个地区。这些优质的泥浆材料已经通过百莱玛等一些经销商进口到中国。但不幸的是，相对较高的运输与进口成本导致价格较高，所以大多数施工单位只能去使用国内生产的膨润土，甚至有一些施工单位用水去替代泥浆，这往往会发生事故，从而产生更高的施工成本。

当然，国内生产的泥浆也可以用于一些简单的例如水井钻进等领域。但对于有更高要求的HDD来说，这些材料就不能充分满足了。中国的膨润土矿藏都是较为初级的钙基土，而钙基土的提粘性能较差，同时漏失量很高，并且国内大多数的矿藏都有很高的含沙量，这样的话就会增加设备维护的成本。

粘度可以被描述为液体流动的能力，使用厘泊作为计量单位。例如，奶油的粘度比水高，而蜂蜜的粘度又比奶油高。良好的粘度性能可以保证泥浆在孔内的适当的流动，从而把钻屑清出钻孔。膨润土的造浆率通常是指一短吨（2000磅）的膨润土可以制造多少桶（42加仑/桶）粘度为40厘泊的泥浆。钙基土的造浆率一般为35－45bbl/ton，标准的西部钠土最小为90bbl/ton，而一些先进的泥浆材料造浆率可达200bbl/ton。表面上看，使用钙土成本较低，但实际上如果比较造浆率的话，使用钙土反而会增加材料成本。

在HDD钻进中，胶凝强度是泥浆最重要的一项性能。胶凝强度是膨润土形成凝胶体在孔内悬浮钻屑的能力。如果钻屑没有被悬浮起来，它们就不能被携带出钻孔，它们就会沉在钻孔的底部。这样钻屑就会堵塞钻孔，导致泥浆循环失效同时孔内压力会急剧升高，泥浆很有可能会压裂地层溢出到地面。也可能会发生埋钻事故损失钻具。

一个好的泥浆系统应具有较低的滤失量。如果一种泥浆的滤失量较高，那么有很大部分的泥浆就会渗入到地层中，首先，由于泥浆的损失会增加泥浆材料的成本，而最重要的是，渗入到地层中的泥浆会使地层液化，最终导致钻孔坍塌。而钻孔的坍塌可能会导致钻具的损失并且延误工期。膨润土是由很多的小的板状体组成的，在一种好的泥浆系统里，这些小板会紧密的贴在孔壁上，形成一层又薄又韧的滤饼层，从而防止泥浆过多的漏失到地层中，进而稳定钻孔。

本地化生产的先进的泥浆材料
不可否认，一直以来国内的HDD施工单位都在面对一种两难的局面，使用进口的泥浆材料，支付较高的材料成本从而保证施工效率与工程质量；使用便宜的较差的泥浆材料，以较低的效率施工并增大设备维护的开支。现在，随着先进的泥浆材料成功的在国内进行了本地化生产，这种两难的局面已经被成功的扭转了。CETCO－捷高公司 是世界上先进泥浆材料制造的领导者。几年前，捷高公司就开始了使用中国本地钙基膨润土矿藏作为主要原料生产优质泥浆材料的研发工作。经过大量的包括矿源筛选、技术处理、化学配方调整在内的艰苦工作，定型的样品首先在捷高公司设在美国芝加哥的研发实验室中被生产出来。

2002年的下半年，捷高公司开始在设在中国的唯科东明工厂进行工厂试生产。从实验室到工厂的放大配方比例的生产同样是充满挑战的。在经过了九个月的工厂试生产与产品工地测试之后，捷高公司最终成功的使用国内钙土作为原料生产出了高性能的HDD泥浆材料。

三种不同的泥浆材料被成功的开发出来。Drill Gel是一种基本型的90bbl造浆率的产品，Hydraul-EZ“易钻”是一种多用途的HDD泥浆材料，Super Gel-X“捷钻”是一种高造浆率的产品。下表列出了这些产品的各项性能参数。这些性能参数可以作为在HDD实际应用中选择泥浆材料的指导。

产品性能参数

产品

Drill Gel®

Hydraul-EZ®易钻

Super Gel-X®捷钻

产品描述

基本型

多用途型

高造浆率型

造浆率 (bbl/ton)

100

175

220

滤失量

<15

<13

<15

胶凝强度 (10 min)

25

13

>10

含沙量 (%)

<2.5

<2.5

<2.5

Hydraul-EZ“易钻”与Super Gel-X“捷钻”拥有先进泥浆材料才所拥有的特殊性能。例如，它们对付膨胀性的地层非常有效。众所周知，粘土遇水后会发生胶结膨胀，这就使得在粘土地层中钻进非常困难，这时，如使用普通的膨润土，它也属于粘土矿物，钻头就会胶结黏附，发生糊钻，这样的话，把钻屑清出钻孔就变得非常困难。而先进泥浆材料中的化学添加剂能够包覆钻屑使钻屑表面变得光滑，同时降低钻屑的膨胀率。这种包覆作用可使钻屑变为可流动的液态物，并能够随泥浆循环流出钻孔。

先进的化学添加剂与处理过程使得SuperGel-X“捷钻”具有远远高出标准产品的造浆率。这种“高造浆率”的产品所制造泥浆的数量是其他国产的标准产品的5－6倍。因此，虽然这种产品单价较高，但实际上它却能够为施工单位节省成本。

先进的“多用途”的Hydraul-EZ“易钻”拥有多种功能，它可以降低HDD工程的施工风险。这些功能能够对付大多数的地层。先进的化学添加剂与处理工艺使它们适合于在沙、粘土、粉土、砾石甚至卵石地层中进行钻进施工。这种技术使得施工单位可以进行长距离、穿越多种地层的施工而不用中途更换泥浆。

从根本上讲，使用先进泥浆材料的益处就是提高施工效率以及降低每米的钻进成本。使用这些泥浆材料可以加快施工速度并且减少施工中出现的问题。施工单位在同样的设备与人员条件下每天可以有更多的进尺。较低的含沙量还可以降低设备维护成本。在中国，如果现在施工单位拥有了先进的泥浆材料，那么就等同于拥有了美国与欧洲的同行所拥有的先进的HDD施工技术。

随着先进的HDD设备与泥浆材料的本地化生产，这些先进的技术必将使各地的施工单位从中受益。目前，在国内HDD技术的应用主要还是集中在东部的大城市，但我们相信随着各项新技术的推广，今后的几年中，HDD技术必将会在全国得到广泛的应用。

　

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