淺談繩索取心堵漏技術(shù)

葉爾那·胡沙音

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊，新疆 阿勒泰 836500）

1 鉆孔漏失的危害

大多數(shù)鉆孔都會發(fā)生漏失，鉆孔漏失對鉆探施工造成極大的危害，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）增加泥漿成本。堵漏要消耗大量的泥漿材料，說一個孔的大部分泥漿材料都漏掉了，一點也不過分。

（2）延長施工期?？茁┑綗o法繼續(xù)鉆進時，必須停下來進行堵漏，少則幾個小時，多則幾天甚至幾個月。

（3）造成粘附卡鉆。堵漏泥漿往往造成粘度大，固相含量高，如果潤滑性跟不上，就可能發(fā)生鉆具與孔壁粘附卡鉆。

（4）造成孔塌埋鉆事故。鉆孔漏失使孔內(nèi)液面下降，液柱壓力降低，使得液柱壓力不能平衡地層壓力，導(dǎo)致孔塌，甚至埋鉆，如果處理不當，還會導(dǎo)致部分孔段或整個鉆孔報廢，造成巨大的經(jīng)濟損失。

（5）影響地質(zhì)資料的準確性、鉆孔沖洗液大量漏失后，大多出現(xiàn)大量的掉塊，混入巖心中對地層就無法正確鑒別[1]。

2 沖洗液漏失的因素

沖洗液漏失的原因分為自然因素和人為因素。

2.1 沖洗液漏失的自然因素

①地層中存在孔隙、裂隙、斷層或溶洞，并且相互貫通，使泥漿有流動通道。②泥漿液柱壓力大于地層中的液體、氣體的壓力。③泥漿柱壓力及側(cè)壓力大于地層自身破裂壓力，將地層壓裂，產(chǎn)生孔漏俗稱“壓漏”。

2.2 沖洗液漏失的人為因素

操作不當，造成孔漏。①孔壁掉塊、坍塌，將鉆桿外環(huán)堵死，開泵時憋漏地層。②孔內(nèi)不干凈，巖粉，掉塊太多，泥漿循環(huán)不暢泵壓過高，壓漏地層。③泥漿比重大，粘度大，切力高，泥漿壓力大于地層孔隙壓力，發(fā)生孔漏這種情況，將泥漿比重、粘度、切力降下來，孔漏就會停止。④鉆頭擴孔器被包死，導(dǎo)致泵壓升高，憋漏地層。⑤漿長時間靜止（大于24h），形成較強的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強度，下鉆時沒有分段循環(huán)，而是直通到孔底，導(dǎo)致開泵時形成較高的泵壓，最后憋漏地層。⑥泥漿泵工作不正常，排量跟不上，孔內(nèi)巖粉多，泵壓升高，壓漏地層。⑦提下鉆速度太快，造成太高的激動壓力，壓漏地層。⑧施工現(xiàn)場附近有深水井在運行，使地下水位下降，孔隙壓力下降形成較大的負壓，鉆穿地層后就會發(fā)生較大的漏失。

3 漏失層位的判斷

發(fā)現(xiàn)孔漏后，首先就是弄清漏失層位及漏失量。

（1）溶洞孔段漏失的判斷：在鉆進過程中機上鉆桿突然下降后，即發(fā)生孔漏，泵壓急劇下降甚至為零。這種現(xiàn)象在巖心鉆探中偶見。

（2）鉆頭剛鉆穿孔段漏失的判斷：泥漿比重、粘度、切力沒有發(fā)生變化，在正常鉆進中發(fā)生了孔漏。這種現(xiàn)象巖心鉆探為最普遍的。

（3）鉆頭下漏失的判斷：提鉆時遇阻或卡死，開泵時泵壓升高，地層被憋漏，這種狀況較少。

（4）套管底部漏失的判斷：液面在套管里，在套管下2m處架橋封隔，下鉆到橋上0.5m處開泵循環(huán)并轉(zhuǎn)動鉆具，若漏失，則證明是套管底部漏失。

4 繩索取心鉆探堵漏技術(shù)

結(jié)合石油鉆探堵漏技術(shù)能夠滿足金剛石繩索取心小口徑巖心鉆探的技術(shù)措施，并且結(jié)合繩索取心自身優(yōu)勢在施工中解決了很多鉆孔漏失的問題。能夠使用的技術(shù)措施如下。

4.1 殘坡積等表層漏失

一般在繩索取心開孔階段，開孔備足充分的水源就用普通泥漿（粘土加量10%）加Na2OH32%（土重比）強行鉆進至基巖部分，提出后投入1m以上的粘土球，下入相應(yīng)的技術(shù)套管徹底封閉上部漏失孔段，在下不到底的情況下，用立軸將套管壓入或吊錘擊入到設(shè)計深度。這一點較容易做到，但千萬不能疏忽大意，防止孔口套管底部漏失，導(dǎo)致孔口管下入失敗而返工。

4.2 輕微漏失的堵漏辦法

輕微漏失是指：孔口沖洗液返出量小，返水量＞1/2泵量的漏失，可以在泥漿中加入增粘材料，如CMC、瓜爾膠、高粘堵漏劑等，將泥漿整體粘度提高3s～5s，即可堵住漏失。對于漏失量大于＞1/2泵量的漏失可在此基礎(chǔ)上在泥漿中加入5%的惰性材料，如801堵漏劑、鋸末、棉纖維、馬糞末等，漏失也會很快堵住，恢復(fù)正常鉆進。

4.3 中等漏失的堵漏辦法

孔口沖洗液返出量＜1/2泵量，或不返漿，但靜水位較高。發(fā)現(xiàn)這樣的漏失，應(yīng)立即將鉆具提到安全距離，然后方可實施堵漏。根據(jù)堵漏方法及適應(yīng)范圍用以下幾種方法堵漏。

（1）用混合惰性材料。①適應(yīng)性：適用于堵沖洗液返出量＜1/2泵量的漏失、或不返漿的漏失。②堵漏原理：大顆粒惰性材料架橋，中小顆粒惰性材料充填，膨潤土沉淀以及泥漿切力的增加堵住漏失層。③配制基漿：清水中按20%的重量比加入膨潤土，再按3%～5%的加量加入CMC，配制出比重1.15、漏斗粘度為80s以上的基漿。④下鉆到漏失孔段上部，按基漿重量10%的混合堵漏劑加量，快速加入基漿中攪拌均勻后，自鉆桿內(nèi)部將混合葉倒入孔內(nèi)，然后用泥漿泵泵送泥漿將混合液推送至漏失孔段。將鉆具提出至安全孔段，后將孔內(nèi)泥漿灌滿，靜止5h～8h，漏失層就會堵住。

（2）用石灰石粉和水泥堵漏。①適應(yīng)性：孔口不返水，漏失層水不流動，漏失層深度不超過500m。②堵漏原理：漿液1h內(nèi)任然有很好的流動性，1個半小時開始初凝，7h徹底凝固，而且完全封固住漏失層。③堵漏材料：水泥、石灰石粉、氯化鈣。④下光桿到漏失層上2m～3m。⑤配制堵漏漿液a、在一個小池或大的容器中加入漏失孔段體積等量的清水，再加入10%的氯化鈣溶液，充分攪拌將氯化鈣完全溶解。在另一個池里加入漏失孔段體積等量的清水加按水灰比0.8加入高標號的水泥，再加入水泥等重的石灰石粉充分攪拌均勻，快速將氯化鈣溶液全加進去，然后用泥漿泵全抽到孔內(nèi)，完畢再送替漿。提鉆后將孔內(nèi)泥漿灌滿，封閉孔口憋壓2MPa。⑥侯凝7h，漏失即可堵住。

（3）用瞬間堵漏劑和高標號水泥堵漏。瞬間堵漏劑是最近幾年石油鉆探行業(yè)發(fā)展起來的最好最快的技術(shù)，除堵漏成功率高外，最令人高興的地方是堵漏時間短（大約需1h），且無后遺癥，仍然能用清水高速鉆進，但對金剛石繩索取心鉆探來說費用稍高。是以后堵漏發(fā)展的大方向。①適應(yīng)性：不返漿的孔漏，漏失層地下水活動強烈，漏失層＜500m。②堵漏原理：漿液進入漏失層后快速凝固。③堵漏材料：瞬間堵漏劑、高標號水泥、高粘堵漏王④下光鉆桿到漏失層下2m左右。⑤配制堵漏漿液：在一個小池內(nèi)加入鉆孔漏失孔段體積相等的清水,加入4%的高粘堵漏王攪拌均勻后用泥漿泵向孔內(nèi)抽送高粘度漿液,同時在攪拌機里加鉆孔漏失孔段體積相等的清水,攪拌水灰比0.5的高標號水泥漿液,在水泥漿液中加入10%的瞬間堵漏劑,快速攪拌30s～60s,此時高粘度堵漏劑漿已抽完,緊接著就打開攪拌機出口,用泥漿泵快速抽堵漏漿液（注：同時慢速轉(zhuǎn)動鉆具）,抽完后替水提鉆,向孔內(nèi)灌滿泥漿,侯凝1h即可堵住漏失。⑥注意事項：a、切記不要帶鉆具；b、動作要快從加料到抽送完替漿，不要超過10min；c、配料前要做凝固試驗。

（4）用石棉纖維、棉絨、核桃殼、膨脹劑、聚合物干粉堵漏。①適應(yīng)性：大漏、漏失層不太明確。②堵漏原理：石棉纖維、棉絨、核桃殼、膨脹劑起骨架、架橋作用，聚合物形成很強的凍膠，聯(lián)合起來封堵漏失層。③堵漏材料：石棉纖維、棉絨、核桃殼、膨脹劑、聚合物干粉。④下光鉆桿到漏失層下2m左右。⑤配制堵漏漿液：在攪拌機中加入漏失孔段2倍的清水，分別加入5%的聚合物干粉、2.5%的石棉纖維、2%的棉絨、5%核桃殼，2.5%膨脹劑充分攪拌。自鉆桿內(nèi)倒入孔內(nèi)替漿，完畢后提鉆至安全孔段，向孔內(nèi)灌滿泥漿后，將孔口封死，憋壓2MPa。靜候3h～5h即可堵住鉆孔漏失。

（5）用化學漿液堵漏。①適應(yīng)性：地層為負壓，泥漿比重小于1.10。②堵漏材料：瓜爾膠；硼砂。③堵漏原理：瓜爾膠與硼砂發(fā)生接觸交聯(lián)反應(yīng)，形成凝膠，與漏失層孔壁面粘結(jié)在一起，阻止泥漿漏失。④下光鉆桿到漏失層下2m左右。⑤配制堵漏漿液：在攪拌機中加入漏失孔段2倍體積以上的清水。加入1.5%的瓜爾膠，攪拌均勻后快速加入瓜爾膠重量10%的硼砂，攪拌均勻后，泵送入孔內(nèi)替漿。⑥提鉆至安全孔段，再送漿將孔灌滿，靜止2h～5h。

4.4 嚴重及災(zāi)難性漏失

在鉆進中，鉆具突然下降及時幾十厘米甚至幾米。沖洗液也突然停止循環(huán)全部漏失，孔口不返漿。說明鉆遇大裂隙或溶洞。這種災(zāi)難性的大漏，往往堵漏失敗，只有在地下水靜止不流動的情況下，才可能堵住。用0.5t水泥和15公斤水泥速凝劑攪拌均勻后，用紗布包成直徑5cm～6cm的水泥球，然后逐個投入孔底。投完后，在0.5m3清水中，加1t水泥和30公斤水泥速凝劑，攪拌均勻后迅速送到孔底，可能堵住孔漏。對于這種災(zāi)難性漏失，盡可能選擇套管隔離的方法。