煤田地质钻孔堵漏的方法

发表时间:2020/10/19   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:冯本存
[导读] 摘要:现代社会发展、科技进步离不开能源的支持。
        安徽省煤田地质局第二勘探队  安徽芜湖  241006
        摘要:现代社会发展、科技进步离不开能源的支持。煤炭作为能源虽然会造成一定污染,也有很多新能源出现,但煤炭依然在能源中占有重要地位。煤田地质工作中,钻孔作业是常见的工作内容。在复杂的地质条件下,钻孔受各种因素影响,可能出现多种问题,漏失就是较为常见的问题之一,并且会对钻孔工作产生很大影响。在实际工作中,如何处理漏失问题一直是一项重要的研究工作。基于此,本文分析钻孔漏失问题,分析堵漏方法,仅供参考。
        关键词:煤田钻探;钻孔漏失;堵漏
        引言
        煤田地质钻探常会遇到各种复杂地质条件,钻孔施工需要深入地下,地质条件会对钻孔产生直接影响。如果钻进过程中,和地下的断层、裂隙发育带、破碎带等地层接触,就有可能出现钻孔漏失,很容易带来孔内事故并可能导致钻孔报废。基于这一问题的严重影响,必须做好堵漏工作,确保钻孔质量。
        1煤田钻孔出现漏失问题的负面影响
        在煤田地质钻探工作中,钻孔漏失并不罕见,属于常见问题,也是影响恶劣的一种施工问题。钻孔漏失难以有效预防,通常在复杂地质地段,特别是一些分布有松散性岩层或者有裂隙发育、有断层的地层更容易出现这一问题。出现钻孔漏失问题,往往会有外在表现,通常是孔内的泥浆出现只进不出的现象。一旦没有及时发觉、妥善处理,会快速发育,扩大危害,快速泄露,可能带来孔内垮塌事故、卡埋钻具问题,并且可能导致钻孔报废,造成严重经济损失。例如,曾经某煤田钻孔工作中出现钻孔漏失问题,多种冲洗液大量漏失,导致工期延误,并且钻具卡埋难以继续钻孔作业,带来很大经济损失。
        2钻孔漏失原因分析
        2.1渗透性漏失
        在进行煤田钻探活动中,出现渗透性漏失通常是在一些分布有较粗颗粒的地层中。由于地层处于未胶结状态或者其本身胶结性不足,又有较好渗透性,就很容易出现这一问题。渗透性漏失常发生于砂石、碎石、砂岩类地层。出现这一问题,多是因为钻孔内部的压力没有处于平衡状态。例如钻井液当量循环密度实际上可能已经超过地层压力系数,因为两端存在明显压力差,进而导致钻井液流入地层,在各地层中,钻井液不断深入,地层空隙间会逐渐出现胶结泥团,最终形成钻孔漏失。
        2.2裂隙性漏失
        这一类型的漏失具有很大危害性。钻井作业时,很可能遇到一些复杂的地质条件,例如断层破碎带或者是一些裂隙发育地区,很可能在钻孔中发生钻孔裂隙性漏失。通常情况下,出现后表现为漏失速度很快、持续向孔内注入泥浆但是泥浆只进不出,表现出明显的全泵漏失现象。对于此类问题,通常使用一些惰性材料处理,例如使用速凝水泥进行封堵;也可以下套管将已漏失段进行隔离处理。
        2.3地层压缩漏失
        造如果钻孔作业中钻孔内有过高的压力,就会导致附近地层被迫压缩的问题,进而引发钻孔漏失。钻孔内过高的压力可能会超过地层天然具有的抗张强度以及钻孔附近存在的挤压力。受压力影响,地层失去稳定,逐渐被挤出裂缝,进而出现钻井液渗漏问题。
        3煤田钻孔堵漏技术
        3.1增阻堵漏
        及时发现漏失问题是降低堵漏难度的有效措施。如果漏失发现及时,则通常漏失问题相对轻微,此时,采用增阻堵漏即可达到满意效果。这一技术是采用一些非固结硬化的泥浆,将之注入到漏失带中,可以有效提高内液体的流动阻力,进而有效缩小漏失通道的断面面积。实际工作中也可以直接将漏失通道堵塞处理,之后确认处理过的漏失通道是否依然出现漏失问题,没有问题后可以继续钻进。这类堵漏技术有多种技术可供选择:
        (1)稠泥浆
        这一种泥浆如果处于静止状态,其中含有的岩粉、黏土成分会出现沉淀现象。基于这一特性,可以用于堵塞漏失通道。实际应用发现,这一方法可以有效减少、消除漏失。不过在应用中也要注意沉淀所需的时间。通常情况下,应沉淀静止24h以上方可发挥堵漏效果。


        (2)高黏、高切、低密度泥浆
        通常情况下,使用膨润土造浆的做法应用较多。可以在造浆过程中酌情添加高聚物,可以起到增黏、降失水等作用。将之注到漏失段中,能够形成具有很高密度以及韧性的一层泥皮,可以用于封闭微裂隙,可有效阻止漏失加剧。
        (3)惰性充填材料泥浆
        这类泥浆以各种惰性充填材料进行填充,也可以应用于漏失通道的封堵工作。惰性材料本身性质相对稳定,并且实际应用可以根据需要选择单独方式或者复配方式使用。实际应用中发现,选择的颗粒粒径、粒度、大体形状、使用量、级配等都能影响最后的堵漏效果。这一技术用于堵漏,粗颗粒会起到骨架作用,而泥浆中的小颗粒则充分充填其中,可以提高防渗漏效果。
        (4)其他泥浆
        也可以向泥浆中酌情添氯化钙、水泥、聚丙烯酰胺等制成泥浆材料,之后可用于钻孔堵漏处理。需要注意的是,不同材料特点不同,所制成的泥浆也在应用中存在差异,必须结合实际情况对比选择,以确保处理效果符合预期。
        3.2化学浆液护壁堵漏
        这一类堵漏方法也有不错的堵漏效果,不过成本较高,也需要一定的技术操作水平,因此应用较少。化学浆液堵漏常见浆液类型有尿醛树脂浆液,“氰凝”浆液等。
        3.3注浆固结技术
        这类技术是使用一些具有较高适应性的泥浆材料,经过工艺处理后注入钻孔漏失段,实现对漏失通道的有效封堵。这一技术可以有效防止孔漏继续扩大造成更大危害。在妥善处理以后,钻孔可以继续使用,完成作业。基于实践经验,这一技术有很强的适应性,其施工后所形成的固结圈具有较高强度,可有效对抗漏失问题。在后续的钻进施工中,冲洗介质也有很大的选择余地,方便施工。在实际工作中,常用堵漏浆液有水泥、合成树脂浆液两大类。
        (1)水泥浆液
        这一方法是采用水泥这一原料为基础材料使用,再拌合水进行制备。这一方法允许根据实际需要添加一些速凝剂、减水剂或者是早强剂类型的外加剂,可以进一步调整浆液性能,有效提升浆液适用性。在实际工作中,水泥浆液材料约束较少,方便获得材料,并且浆液性能可以根据需要调节,所需成本较少,其工艺技术相对简单并且结石有很高强度。基于这些技术优势,应用面广泛,不过在实际应用中也要注意一些问题。例如,要保证堵漏效果,就要有符合要求的泵送压力,需要结合地下水条件对工艺技术进行调节,防止浆液因为与地下水接触遭到稀释导致固结堵漏质量难以满足预期。
        (2)合成树脂浆液
        可以采用多种化学浆液,例如水玻璃、不饱和树脂、脲醛树脂、聚丙烯酰胺等,其主要原料为合成树脂,利用一些固化剂发挥作用,形成高强度固结物,可以有效封堵钻孔漏失位置。
        结语
        在煤田地质勘探中,钻孔作业质量会对勘探工作产生很大影响。在工作中,不止要尽量减少出现漏失的可能性,也要探讨各种有效的堵漏方法,及时发现并处理漏失问题,避免漏失危害扩大,造成更严重的问题。现如今技术不断进步,相关研究也日益增多,对于减少漏失问题有很大帮助。相信随着各位同仁共同努力以及技术进步,漏失问题会不断减少。实际工作中,护壁堵漏可以采取多种措施,本文介绍的堵漏方法具有代表性,有实践价值。
        参考文献:
        [1]闻家俊.煤田地质钻探中钻孔漏失与堵漏情况分析[J].科技风,2019(21):135.
        [2]牛彦杰.煤田地质钻探中钻孔漏失与堵漏情况探讨[J].内蒙古煤炭经济,2019(20):56-57.
        [3]徐景来,邱建华.浅谈煤田地质钻探孔漏失原因及其堵漏方法[J].黑龙江科技信息,2018(13):82.
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