在砂层地质钻孔施工中，孔壁坍塌和泥浆漏失是常见难题。聚丙烯酰胺（PAM）因其独特的流变性调节能力，成为优化泥浆性能的关键材料。本文从砂层地质特点出发，分析聚丙烯酰胺如何通过调控泥浆流变性实现防塌漏目标。  

砂层地质的挑战与泥浆需求

砂层具有高渗透性、颗粒松散、抗剪强度低的特点，传统泥浆易因滤失量过大导致孔壁失稳或漏失。理想的泥浆需具备以下特性：  

• 低滤失量：减少水分侵入地层，维持孔壁稳定性；  

• 高触变性：在静止时形成致密泥皮，钻进时减少阻力；  

• 悬浮性：携带钻屑并防止沉渣堆积。  

聚丙烯酰胺通过分子链的吸附与桥联作用，显著改善泥浆的流变行为，成为解决上述问题的有效手段。  

聚丙烯酰胺的流变性调节机制

1. 触变性优化：动态平衡钻进效率与护壁效.果

聚丙烯酰胺泥浆在静态时呈现高粘度，可形成致密泥皮封堵孔隙；动态（如钻头旋转）时粘度急剧下降，减少对钻头的阻力。这种“静高动低”的特性源于其分子链在剪切力作用下的解缠结与重组：  

• 静止状态：长链分子通过氢键与砂砾表面吸附，形成网状结构，提高泥浆粘度与泥皮强度；  

• 钻进状态：剪切力破坏分子链网络，粘度减少约50%-70%，显著减少扭矩与能耗。  

实验数据显示，掺入0.3%聚丙烯酰胺，触变指数可达4.5以上，满足砂层快速钻进与护壁的双重要求。  

2. 剪切稀释性：平衡携屑能力与流动性

聚丙烯酰胺泥浆的剪切稀释性使其在环空循环中保持低粘度，减少泵送压力；而在孔底高剪切区则迅速恢复粘度，增强携屑能力。这一特性尤其适用于砂层中细颗粒（0.01-10μm）的悬浮与清.除，避免沉渣导致塌孔。  

3. 降滤失与泥皮强化

聚丙烯酰胺通过以下途径控制滤失：  

• 分子链吸附：羧钠基团（-COO⁻）水化形成保护膜，减少自由水渗透；  

• 桥联作用：吸附在孔壁颗粒上的分子链相互交联，填充微裂缝，形成低渗透泥饼（API失水量≤6mL/30min）。  

应用案例与效.果验证

在某桥梁工程中，针对含卵石砂砾层（渗透系数达10⁻³cm/s），采用聚丙烯酰胺泥浆后：  

• 孔壁坍塌率减少90%，沉渣厚度控制在5cm以内；  

• 泥浆循环效率提高20%，钻进速度提高15%-30%；  

• 泥皮厚度仅2-3mm，显著减少滤失量。  

聚丙烯酰胺通过动态调控泥浆粘度、触变性与滤失性，在砂层地质中实现了护壁与钻进的平衡。其高.效、环保的特性使其成为复杂地层钻孔施工的首.选添加剂，未来可通过分子量优化与复配技术进一步拓展应用场景。