浅谈煤田钻孔漏失孔段堵漏技术.docx
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1、浅谈煤田钻孔漏失孔段堵漏技术摘要:煤田钻探施工,钻孔经常会遇漏水、缩径等等问题,而且会因下部岩层漏水处置不当,导致上部松懈层垮塌造成卡、埋钻具,甚至有的钻孔因严重漏水事故恶化无法处理,使钻孔报废。为此,解决钻孔漏失问题是煤田钻探施工的重要保障。关键词:煤田钻探;漏失;堵漏煤田复杂地层钻进中怎样处理好钻孔漏失是最普遍的一个难题。由于钻孔漏失,造成钻进施工的困难,钻孔严重漏、涌水进而引起钻孔垮塌、卡埋钻具,被迫停钻处理等。钻孔漏失处理不当会引发其它孔内事故,影响钻孔质量及施工效率,甚至报废钻孔。因而,找出钻孔漏失的原因进行分析,采取有针对性的防治对策具有重要意义。1钻孔漏失的原因1.1漏失原因分析
2、1客观条件,即钻孔的地质和水文地质条件。岩层中的孔隙环境、裂隙环境、溶隙性环境、上覆岩层的含水情况等,是产生漏失的重要原因。2工艺技术原因。冲洗液的种类、冲洗方法及钻头类型、钻速、钻进工艺参数、操作技术等。这些是能控制和调节的,是防止漏失的可控因素。1.2漏失通道的分析漏失一般发生在孔隙地层、裂隙地层和岩溶地层以及各种空隙互相穿插共存的混合地层。岩石孔隙率的大小取决于岩石的颗粒大小、形状及其互相堆积的状态。自然界松懈岩石的孔隙率大体接近理论平均值37%,对于浸透性大的灰岩和砂岩来讲,其实际孔隙率为20%25%。岩石中的裂隙一般按矿体几何特征、形态和成因进行分类。对评估漏失有效的裂隙参数是:裂隙
3、的开口、密度裂隙间沿法线的距离和频数孔内裂隙间沿水平线的距离。岩石中存在的0.11mm大小的裂隙就可能造成冲洗液的漏失。根据开口将裂隙分为:细微裂隙小于0.1mm、小裂隙0.11.5mm、中裂隙520mm、大裂隙20100mm和极大裂隙大于100mm。洞穴常见于溶隙、溶洞发育地层石灰岩、石膏、大理岩分布的地区,大小从几毫米、几厘米到几米至几十米不等。在洞穴性地层中钻进,易产生冲洗液漏失,可以能导致埋钻事故发生。2钻孔漏失的预防分析钻孔漏失原因,可得出预防漏失应从2方面着手。一是尽量维持钻孔与地层系统的压力平衡,应采取:降低孔内液柱压力;降低环空循环压力损失;降低冲动压力;增加液体在漏失通道中流
4、动时的阻力。二是减小漏失断面或将漏失通道堵塞。因而,预防钻孔漏失主要采取下面4方面的措施。2.1调节冲洗液的相对密度孔内冲洗液的相对密度决定了冲洗液柱压力。降低冲洗液的相对密度是降低孔内液柱压力的主要方法,采用优质土造浆,它不仅可使泥浆的相对密度因加土量小而降至1.041.06,而且用优质土造浆,泥浆的流变参数较好,泥浆的粘度和切力低,流型较好,同时能降低环空循环中的压力损失和升降钻具时的冲动压力。2.2强化冲洗液的净化工作冲洗液密度因岩屑混入而增大,使孔内静液柱压力也随之增大,因而,必须采取机械和化学除砂等方法在地面将岩屑除去。若净化仍不能到达所要求的低密度,则可向泥浆中加水进行稀释,以降低
5、密度,同时适当补充化学处理剂。2.3调节冲洗液的流变特性在实际钻进中,经常是钻进循环时冲洗液漏失,停钻便不漏,这是由于环空流动压力造成的孔内漏失。环空流动压力会随着泥浆的粘度和切力增高而增加,进而压裂地层造成漏失,因而应降低泥浆的粘度和切力。主要采用合理的冲洗液的流变特性及钻孔构造、钻具组合来降低环空流动压力值。此外,在升降钻具时,较高的粘度和切力会使冲动压力变大,造成压裂地层而漏失。因而,调节冲洗液的流变特性,是预防漏失的重要一环。2.4冲洗液中添加惰性充填材料钻进时在冲洗液中添加部分惰性充填材料,如植物果壳磨碎物、锯末、云母片等和化学堵漏材料,在循环中堵塞漏失通道,到达减小漏失通道断面或完
6、全封堵通道,防止冲洗液的继续漏失。3堵漏方法煤田钻探中治理钻孔漏失的方法按其特点可分为:增阻法、注浆固结法、隔离法和其它方法。3.1增阻法使用各种添加惰性充填材料的堵漏泥浆将漏失通道的断面减小直至堵塞,这是非固结硬化性的方法。施行堵漏后钻进仍需要使用堵漏前的泥浆作为冲洗液。3.2注浆固结法用泥浆难以堵漏时,可将水泥浆液、化学浆液、沥青乳液等各种类型的堵漏浆液灌注到漏失带,利用水泥化学浆液、沥青乳液等的凝结硬化作用,把漏失通道封堵,是固结硬化性的方法。堵漏浆液与漏失岩层凝固成一个整体,停待一定时间后可用不同种类的冲洗液钻进。3.3隔离法出现严重漏失,注浆固结堵漏难以奏效时,可下入大一口径的金属或
7、其它材质的套管到孔内漏失孔段进行隔离的方法,套管隔离后可恢复正常钻进。3.4其它方法将液体冲洗钻进改为空气泡沫、气液混合液、无泵钻进等,假如钻遇地层相对完好不坍塌,在供水充足时可采取“顶漏钻进的方法。在实际施工中应用最普遍的是前2种方法,即灌注浆液包括非固结硬化性和固结硬化性两种类型,治理无效时才用套管隔离法。4堵漏浆液4.1非固结硬化的堵漏浆液1这类浆液一般是各种类型的泥浆,主要用于治理稍微漏失。稠泥浆。在停钻状态下利用稠泥浆粘土和携带的岩屑沉淀进入漏失通道堆积堵漏,这种方法需停钻让稠泥浆沉淀1d以上才有效。优质泥浆。用优质膨润土造浆,在孔内液柱压力与漏失通道中液体压力差的作用下失水,使粘土
8、颗粒构成泥皮封闭微裂隙。冻胶泥浆及其它构造泥浆。在泥浆中单独或混合参加水泥、氯化钙、水玻璃等,配成的高粘度冻胶泥浆,构成凝胶充填孔隙堵漏。低固相泥浆。利用进入未水解聚丙烯酰胺浆液中的岩屑起絮凝作用,构成不分散絮凝团粒沉淀堵塞漏失通道,减小或消除漏失。石灰乳泥浆。在泥浆中添加一定量的石灰乳构成适度絮凝而稳定的粗分散体系的泥浆,以絮凝物堵塞漏失通道到达堵漏目的。2惰性充填材料的应用。在泥浆中使用惰性充填料,既是预防漏失的手段,又是治理漏失的方法。其主要功用:使漏失通道中的惰性颗粒因失水而堆积充填堵塞漏失通道,以此解决钻孔冲洗液的漏失。能够单独使用,可以以配合使用,根据泥浆的浓度需要而改变。惰性充填
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