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地质钻探堵漏新技术的应用及效果探究

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：戚厚勤

[导读] 摘要：随着我国社会经济快速发展，钻孔泥浆漏失问题成为地质钻探孔内事故中的重点制约问题，因而会导致钻井作业投入的增加。

        黑龙江省煤田地质一〇八勘探队黑龙江鸡西 158100
        摘要：随着我国社会经济快速发展，钻孔泥浆漏失问题成为地质钻探孔内事故中的重点制约问题，因而会导致钻井作业投入的增加。就煤田地质钻探作业状态而言,在地质钻孔过程中存在漏水、缩径等相关问题,甚至会由于对下部岩层漏水处理不当,而导致上部松散层垮塌限制钻具运行,情况严重的则可能会导致钻孔报废。鉴于此，文章简要结合地质钻探堵漏新技术的应用及效果展开论述，以便能够更好地为我国地质钻探堵漏新技术的应用提供一定参考。
        关键词：地质钻探；堵漏；新技术；应用；效果
        引言
        一般而言，地层漏失现象属于地质钻探过程中存在的情况之一。地质岩心钻探工作到现阶段仍缺乏一定的实施全面统计，在地质钻探的过程中钻井液漏失会恶化孔内工况，钻井液正常循环被破坏，孔内压力失衡，会造成卡钻，烧钻甚至埋钻等严重事故，给施工单位造成严重的损失。近年来煤田开釆技术在不断更新，以求进一步提高开釆作业效率。重视地质钻探钻孔漏失问题的分析,做好堵漏处理，对实现煤田高效开釆具有重要意义。因此，需要通过地质钻探取心，揭露地层深部岩矿心性质，从而为地质找矿提供准确的依据。地层漏失作为地质钻探施工过程中较为常见的问题，影响着地质钻探工作的深入发展，需要引起地质钻探工作者的重视。
        1漏失地层概述分析
        1.1分类
        依据漏失地层的实际特点，具体将钻孔漏失问题主要分为了渗透性地层漏失、裂缝性地层漏失和溶洞性地层漏失等方面。同时，裂缝性地层漏失能够细化分为天然裂缝情况和通过地质钻探设备自身的液压力导致压开地层出现的人工裂缝情况。
        1.1.1渗透性地层漏失
        通过高渗透性质的砂岩成分地层或砾岩成分地层造成钻孔泥浆的不断漏失，被称为渗透性地层漏失。基于地层内存在压差的实际作用下，钻孔泥浆会直接漏入地层的岩层孔隙内部，孔内泥皮的形成会避免或降低地层漏失的具体程度，因此渗透性地层漏失的实际漏速会小，一般不超过10m3/h，表现为钻孔泥浆池的液面位置逐渐下降。
        1.1.2裂缝性地层漏失
        对于存在地层裂缝发育的地层中开展地质钻探作业，会存在不同程度的泥浆漏失情况。在地质破碎带地层内部实施钻进过程中，则会发生井下憋跳情况或钻速加快情况，导致出现井漏问题。通过地层破碎带原因造成的地层漏失问题，存在于在天然裂缝不多、渗透性差的当地地层内部，地层漏失压力即为破裂压力。裂缝性地层漏失速度浮动范围较广泛，使得钻孔设备泥浆池的液面位置快速下降。
        1.1.3溶洞性地层漏失
        主要是通过溶洞性地层造成钻孔泥浆存在的漏失情况，称之为溶洞性地层漏失，其地层漏失通常会发生在灰岩地层内部。一旦钻遇溶洞构造时，则会出现钻具放空问题，有时会超过4m到5m范围，泥浆存在只进不出问题。一般情况下会导致发生孔内坍塌卡钻等现象，属于严重的孔内事故。如某井田煤田地质勘探钻孔发生孔漏问题，表现为各种冲洗液漏失，不仅延误工期，还造成钻具卡埋无法正常钻孔，产生严重的经济损失。
        2地质钻探堵漏技术概述
        2.1进一步提高浆液粘稠度
        主要通过提高浆液粘稠度的方法进行堵漏，是比较常用的技术之一，利用自身钻井浆液粘稠度改变，进行改变相应切力，不断增加液体在地层通道中流通的阻力，使钻孔内部压力能够与地下水层的压力保持一致，充分发挥堵漏作用。通常情况下采用“静止堵漏”方式开展相关作业，同时“无机凝胶堵漏”方式较常见。但是现阶段，此种堵漏技术应用范围较小，主要应用在孔壁承压要求较低的施工中。

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        2.2化学材料固结堵漏技术
        这种方式采取的手段较简单，主要是将堵漏所应用的化学材料泵入漏失层段，待化学材料固结后，在漏失通道内形成胶塞，将漏失通道彻底封堵，实现堵漏的效果。突出的技术在于：“水泥堵漏”、“脲醛树脂堵漏”等。但是需要重视的是要准确的计算替水量，严格控制浆液配方等，工艺比较复杂，且停待时间长，成功率低。
        3地质钻探过程堵漏新技术具体应用分析
        3.1强度高失水快特点的钻探过程堵漏技术
        根据强度高、液面失水快的地质钻探过程堵漏技术而言，需要实施对泥浆进行合理配置，将堵漏液灌进地层内部的孔隙中，增加一定的压力，能够确保堵漏液在地层内部出现强度性能突出，密度高的堆积物，进而实现地层内部产生的裂缝能够完成被迅速封堵。
        针对快速失水剂而言，制作过程是开展对助滤剂材料进行积极使用，采取正交试验方式，开展对相关试剂配方进行合理优化，通过有效的机械复合过程，制作具有快失水性质的堵漏剂。如：水泥浆液。水泥作为基础原料，添加拌合水制备。向其中适当添加速凝剂、减水剂、早强剂等外加剂，对浆液性能进行调节优化，提高浆液的实际应用适应性。水泥浆液在实际应用中材料来源广泛、浆液性能可调节、成本较低、工艺简单以及结石强度大，应用比较广泛。但为了达到预期的堵漏效果，必须要提供足够大的泵送压力，根据地下水条件调节施工工艺，避免浆液被地下水稀释影响固结堵漏质量。
        3.2高强度特点的化学触变方式钻探过程堵漏技术
        应用原理是根据化学触变剂材料实施合理配置。作为一种存在粘稠性质的液体，将这种粘稠液体灌进产生漏失的地层内部时，导致地层内部的大量水分被不断取代。如果粘稠液体与化学触变剂彼此之间发生实际接触后，一般就会产生化学作用，会出现难以与水完美融合的凝胶体状态，水会失去流动性能力。在产生漏失问题的地层内部灌进一定数量的化学触变剂材料，再灌进无机触变剂材料。当上述二者发生反应的过程里，在流动通道中实现固化，最终完成快速堵漏处理。如：合成树脂浆液。水玻璃浆液、脉醛树脂浆液、聚丙烯酰胺浆液、不饱和树脂浆液等化学浆液，以人工合成树脂作为主要原料，通过固化剂作用形成具有较大强度的固结物，对出现漏失的钻孔位置进行封堵。
        3.3溶胀型特点的随钻堵漏材料技术
        我国采取具有延迟膨胀性能特点的各类堵漏材料，在实际应用地质钻探堵漏方面缺乏有效推广。其堵漏材料在正式进入到对应地层内部漏失通道后，会发生吸水膨胀作用，有效留在地层漏失通道中，进而存在一定的地层抗压强度，加强内部孔壁的承压性质，提升堵漏材料的实际应用范围。填料属于支撑剂材料，能够加强材料本身的强度和韧性能力，在实际挤压过程中会出现拉伸和受压作用。如，在材料拉伸过程中，因膨润土与各类水和聚合物之间存在氢键作用，导致分子链发生延展而不至于发生断裂情况，进一步提升韧性。溶胀型随钻堵漏材料性能评价需要考虑的因素，如考察试样加入泥浆后对泥浆性能的影响；其堵漏效果。因此主要评价参数为表观粘度、塑性粘度、API滤失量、封闭时间、封闭滤失量及承压强度等。
        4结语
        总而言之，在地质钻探过程中需要进一步增强堵漏技术的发展，进一步加强漏失层特性判断与堵漏方法的关联性研究。大力开展可固化堵漏配方的防冲蚀、防收缩工艺技术研究，根据地质钻探过程中出现的各种复杂地层漏失现象，深入研究地质钻探堵漏技术。
        参考文献
        [1]章宜成.GRPA灌浆堵漏剂在地质钻探作业中加固地下松散岩层的应用[J].浙江建筑，2016，33（04）：16~19.
        [2]吕彦军.地质钻探堵漏新技术的应用及效果分析[J].中国建材科技.2018（03）
        [3]王博.煤田地质钻探中钻孔漏失及堵漏问题分析[J].中国新技术新产品.2019（04）
        [4]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.2018（21）
        [5]刘建标.煤田钻孔漏失孔段堵漏技术[J].西部探矿工程.2018（02）.