地质钻探堵漏新技术的应用及效果分析

董春刚卢建湘

摘要：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，易造成卡钻，烧钻甚至埋钻等严重事故，给施工单位造成严重的损失。通过地质钻探取心，可直接揭露地层深部岩矿心性质，为地质找矿提供直观而准确的依据。地层漏失是地质钻探施工过程中最常见的问题，对地质钻探工作有很大的影响，需引起地质钻探工作者的注意。

关键词：地质钻探；堵漏新技术；应用效果

地层漏失是地质钻探，乃至石油、天然气、地热等所有钻探中经常遇到的共同问题。据统计全世界油井井漏发生率占钻井总数的20%～25%，成为钻井中遇到的最为棘手的问题，造成钻井成本的大幅提高，常给施工者造成数以百万的经济损失。地质岩心钻探虽然没有全面统计，但钻孔漏失仍然是制约提高钻探效率的主要瓶颈问题之一。

1发生地质钻探孔漏失的原因分析

1.1渗透性漏失

当地质层中的渗透性比较高，比如此类地质层是由粗砾岩、粗砂岩或者是含砂的岩层构成的，就极易在地质钻探时发生钻井液的漏失。此种漏失称之为渗透性漏失。当钻井液液柱压力的作用下，钻井液会渗透进地质层的空隙当中，此种漏失的速率较小。

1.2裂缝、溶洞类漏失

当地质层中多为白云岩、石灰岩等，由于这类岩石会存在裂缝、溶洞，便会引起钻井液的漏失。同时，如果存在地应力破碎带、断层等，地层压力小于钻井液液柱的压力而发生漏失现象。此种漏失的速度较快，漏失量也较大，需要及时作出处理，否则将带来严重的后果。

1.3施工技术缺陷引起漏失

在施工过程中出现技术上的不到位，或者直接发生技术失误，而引起地质钻探孔的漏失。比如在施工过程中，造成地层压力与井底的压力出现明显的较大差别，其差值远远大出了钻井四周的挤压应力和地质层上的张力。这样地层就很容易产生裂缝，引发地质钻探孔的漏失情况。

2堵漏技术研究现状

经过几十年的研究摸索，国内外开发出了数百种堵漏材料。依据其作用机理常用堵漏材料可分为6类，即桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、暂堵材料、化学堵漏材料、无机胶凝堵漏材料和软（硬）塞类堵漏材料。而堵漏方法，就其堵漏机理而言，归纳起来无外乎下面4种。

（1）稠浆堵漏：即增加漏失浆液的粘度、切力，增加漏失浆液在漏失通道的流动阻力，达到钻孔内外液柱压力的平衡和堵漏的目的。如静止堵漏、无机凝胶堵漏、剪切稠化液堵漏等。

（2）桥塞堵漏：即通过架桥材料在近孔壁或进入地层内部一定深度的喉道处先堆积、桥接形成桥梁，纤维材料构成拉筋，小颗粒材料填充逐渐形成泥饼，阻止漏失浆液的进一步进入。如桥接堵漏（核桃壳、云母）、高失水堵漏、暂堵材料堵漏、膨胀材料堵漏、软硬塞堵漏（水泥+膨润土）等。

（3）化学固结堵漏：即将堵漏浆液挤入漏失通道内一定深度后，堵漏浆液逐渐凝固、形成胶塞，将漏失通道封堵。如水泥堵漏、脲醛树脂堵堵漏、封包石灰堵剂堵漏等。

（4）套管或膨胀管、摘脱管等封隔：即先强行钻穿漏层后下入套管或膨胀管等管具将漏层进行封隔。从堵漏机理可以看出，稠浆堵漏对漏失较小的微裂隙且无明显承压要求的漏层有效。

常规的桥塞堵漏对于漏失通道特征比较清楚的漏层比较有效。化学固结材料堵漏，在室内实验充分、施工工艺合理，保证能够挤入漏层一定深度，否则堵漏效果难以保证。用水泥堵一次漏不亚于固一次井，周期长、难度大。套管封隔受井身结构和套管程序的限制，在万不得已的情况下很少采用，膨胀管受井眼条件的限制和一些不成熟技术因素的影响阻碍了该技术的推广应用。

3地质钻探堵漏新技术及其实践应用

对于地质钻探堵漏技术的研究，我国投入了大量的人力与物力。但至今依然没有研究出有效应对“长裸眼”、“多层段漏失”以及“恶性漏失”的办法。而在堵漏技术方法的研究与实践上，石油堵漏技术却有了突飞猛进的发展。但，由于地质钻探的特殊性，其对于钻孔直径的要求，钻探方法的要求以及钻探工艺的要求都与石油钻探有着很大的不同，而这就导致了其不能很好地适用石油钻探堵漏的方法。但在结合地质钻探特殊性的基础上，我国的科研机构研究出了三种新型的钻探堵漏技术，分别是：

3.1高强度快失水堵漏技术

这种堵漏技术的原理是：通过化学调配的堵漏液在压力作用下会迅速失水的特征，使堵漏液在被填充进漏失通道内时能够快速形成密度较高的堆积物，从而有效阻隔漏失通道。堵漏剂配方的选择主要通过对拉筋原材料、架桥原材料、助滤剂进行正交试验，选出最优配方。然后采用机械复合、材料活化等处理手段，得到快速失水堵漏剂。同时需要强调的是：由于要考虑地层孔隙承受压力的能力，这种技术主要被应用于五毫米以下的漏失孔。在实践中，为了提高这种技术的应用，可以在堵漏液中添加一些不同形状，不同粒度的惰性架桥材料，以提高堵漏的成功率。

3.2高强度化学触变堵漏技术

研究化学触变堵漏技术的原理是院对化学触变剂进行配置，其属于一种具有较强剪切稀释作用的粘稠液体，当这种液体进入到漏失地层之后，会将其中的水分驱走。当其中存在的无机触变材料和触变剂之间相互接触后，会产生化学反应，转变成一种不溶于水的凝胶体，丧失流动性。对以上特殊性进行应用，先是想漏失地层当中注入相应的化学触变剂，此后再向其中注入无机触变剂，两者相互融合，促使聚合物留在通道内固化，从而实现快速尧广谱堵漏的目的。还能够和桥架堵漏技术相互结合，进一步促使堵漏范围被有效扩大，促使堵漏之后的地层承载力提升。这项技术主要被应用在一些尺寸较大的漏失封堵工作中。尤其是失反性漏失，同时也包括含水型失反性漏失。这一技术涵盖的封堵技术对化学触变剂进行科学研制，或者科学选择，化学触变剂属于一种交联的聚合物体系。对无机触变剂材料进行研制，其实质上也是一种交联剂，当其遇到聚合物体系之后，可能会导致其产生交联固化。对无机材料进行科学选择，同时还需加入促凝剂尧膨胀剂等，促使这些材料合成。盂对实验室内作出科学评价，对这项技术的参数进行明确。对堵漏工艺进行详细研究和分析，明确堵漏孔段深浅和具体长度。

3.3水泥浆液堵漏法

这是一种利用水泥浆液具有流动性良好，易于泵送，具有较高的强度和终凝强度，且凝结时间短的特性进行堵漏的方法。为了加强其特性，可在其中添加速凝剂、减水剂、早强剂等试剂。常用有以下几种灌注工艺：

（1）管往灌注法：此方法适用于孔内出现漏水，但地下水位较低时的情况。5.2.2水泵灌注法：直接将水泥液通过水泵泵入孔段，也可以进行高压灌浆，此方法适用于大量灌浆的钻孔。

（2）速效混合器灌注法：它适用于快速凝结的浆液堵漏。将浆液通过速效混合器送至孔内所需堵漏地段，让速凝剂与水泥浆按照一定比例混合，然后注入裂隙或破碎带，快速凝结完成堵漏。

（3）灌注器灌注法：大部分灌注器为活塞式灌注器。注浆时，首先用钻杆把盛有浆液的灌注器下至漏失层位，然后开泵送水，利用水压将灌注器排浆阀打开，水泥浆则自动流入井内需要灌注的部位。盛浆管可沿活塞上下滑动，注浆时开动水泵，则高压水经钻杆进入活塞上部，推动盛浆管向上移动时，剪断阀门上的销钉，于是阀门被打开，水泥浆从盛浆管内被活塞挤出，完成灌注。

综上所述，地质钻探孔漏失依然是一项需要继续深入研究的课题，对地质钻探中孔漏失的复杂情况采取针对性的处理措施才可以达到减少损失降低风险的目的。希望本文可以为此类研究提供一定的参考。

参考文献

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