地质钻探施工中堵漏新技术的有关分析.pdf

第 1 期地质钻探施工中堵漏新技术的有关分析冉飞（贵州省地质矿产勘查开发局 112 地质大队，贵州 安顺561000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 1 期2024 年 1 月Vol.44 No.1Jan.2024摘要：地质钻探主要是通过钻探机械设备与工艺对地表下的岩矿心进行钻探，在钻探过程中，常见的问题是地层漏失，其对地层钻探的影响较大，且容易导致严重的安全事故。基于此，文章着重分析了有关钻孔漏失问题的原因及危害，并对地质钻探新技术的类型与特点进行了详细阐述，结合相关的应用实践，提出地质钻探堵漏新技术的应用措施和策略，以期为行业技术人员提供参考，并促进行业发展。关键词：地质钻探工作；堵漏新技术；应用措施基金项目：贵州省地矿局科研项目（黔地矿科合 2023 9 号，黔地矿科合 2020 19 号）。作者简介：冉飞（1990），男，贵州松桃人，主要研究方向：钻探。地质钻探工作的复杂性高、专业性强，在实际工作中，地层漏失的出现频次相对较高，若不能及时有效地处理，将会打乱钻井液的循环作业，孔内压力的平衡状态被打破，所引起的钻井事故更会引起严重的人员伤亡和经济损失。随着地质钻探方面的技术日渐成熟，市场上出现了越来越多的堵漏新技术，新技术的出现，对预防地层漏失现象有着重要的作用，未来有着巨大的发展潜力。1地质钻探堵漏新技术类型和特点总的来说，选择合适的堵漏技术需要根据具体情况进行综合考虑。1.1高强度快失水堵漏技术高强度快失水堵漏技术采用特定的堵漏液，能够快速堵塞地质钻探中的孔眼和缝隙。由于其快速失水的特点，堵漏材料会在井眼中形成高强度、高密度的堆积物，快速形成缝隙和间距的堵塞，达到较好的堵塞效果。该技术适用于总宽低于 5mm 的孔眼和缝隙，但需要注意制取迅速脱水堵漏液的原材料选择和调剂效果与堵漏效果的关系。1.2高强度化学触变堵漏技术高强度化学触变堵漏技术利用触变剂锁住孔眼和缝隙，通过注入低黏度溶液，使溶液进入地层空隙后完全消除泄漏安全通道里的水。无机触变剂与触变剂接触后会变成不溶于水的凝胶状态，失去流动性。通过向地层中注入无机触变剂，高聚物管理体系能够局限在泄漏安全通道中并干涸，阻塞泄漏安全通道。该技术需要制取对应的触变剂，将配制好的溶液注入失地层，使用时需要注意触变剂的配比和注入工艺的掌控。1.3成膜钻井液技术成膜钻井液技术通过在井筒上生成高密度的隔离膜，对阻塞地质构造缝隙起到一定的功效。该技术的关键在于成膜钻井液的配方和添加剂的选择，需要保证钻井液具有良好的半透膜性能和成膜效果。2钻孔漏失问题产生的原因及危害2.1钻孔漏失问题产生的原因钻探施工中钻孔漏失问题产生的原因有多种，其中客观原因和主观因素都可能对钻孔漏失问题的产生影响。首先，客观原因包括地质条件、地形地貌、钻探工艺、设备配置等。地质条件如地层的稳定性、可钻性、地应力，地形地貌如地形坡度、地形高差，钻探工艺、设备配置等如钻探方法、钻机类型、钻具结构等也会对钻孔漏失问题产生影响。其次，主观因素包括操作人员的技能水平、管理素质、责任心等。操作人员的技能水平如操作人员的钻探技能、捞砂技术如果不能科学合理应用，将会出现施工的问题。管理素质如管理人员的决策能力、组织能力如果不良，也会降低工作效果，出现问题。责任心如操作人员的责任心、安全意识等会对钻孔漏失问题产生影响。2.2钻孔漏失问题的主要危害地质钻探施工中钻孔漏失问题的危害主要是：钻孔漏失会导致钻探液、泥浆等钻井液从钻孔中流失，造成资源的浪费，增加施工成本的基础上，对环境造成负面影响；钻孔漏失会导致施工进度延误，因为漏失的钻井液需要重新补充，同时还需要采取措施来解决漏失问题。这可能会导致项目进展缓慢，延长整个工程的施工周期；钻孔漏失可能会引发安全隐患。如钻井液泄漏到地面或其他地下管道中，可能污染地下水资源，对环境和人类健康造成威胁。此外，漏失的钻井液也可能引发滑坡、坍塌等地质灾害，增加施工现场的安全风险；钻孔漏失会导致部分地层信息无法获取，从而影响地115冶金与材料第 44 卷质勘探和工程设计的准确性。缺失的地层信息可能会引发工程设计的偏差，增加工程风险；钻孔漏失的处理需要耗费额外的人力、物力和财力。补充钻井液、采取堵漏措施等会增加施工成本，对项目的经济效益产生不利影响。因此，在地质钻探施工中，钻孔漏失问题应引起足够的重视，科学合理采用预防措施、准确选择钻探技术和材料，加强施工监测与管理，可以有效减少钻孔漏失的发生，确保施工效率和工程质量。3地质钻探施工中堵漏新技术应用措施地质钻探施工中堵漏新技术模式如图 1 所示。图 1地质钻探施工中堵漏新技术模式高强度快失水堵漏技术高强度化学触变堵漏技术成膜钻井液技术膨胀型随钻堵漏技术3.1高强度快失水堵漏技术地质钻探施工中高强度快失水堵漏技术应用措施主要包括以下几种：首先，在发现钻孔漏失后，要对钻孔周围的地质情况、钻孔结构、地层特点等进行全面分析和判断，确定漏失位置和漏失原因，为后续堵漏措施的实施提供依据。其次，根据钻孔漏失的情况和位置，制定科学合理的堵漏方案。方案应包括堵漏材料的选择、钻孔结构的调整、漏失通道的封堵、钻孔内部的冲洗等，以确保堵漏的成功率和稳定性。再次，在捞砂过程中，发现钻孔漏失现象，应及时采取堵漏措施。在捞砂管中注入堵漏材料，将其推入漏失通道，并在通道封堵后，继续进行捞砂作业。最后，在堵漏过程中，可根据需要调整钻孔结构，包括调整钻头、改变钻孔方向、增加冲洗液循环等，以增加堵漏的成功率。此外，应根据漏失情况和位置选择合适的堵漏材料，如双层堵漏剂、捞砂管塞、堵漏管塞等。同时，应注意堵漏材料的配合比和用量，以避免对钻孔结构和周围地层产生不良影响。综上所述，在地质钻探施工中高强度快失水堵漏技术的应用，需要从漏失位置的判断、堵漏方案的制定、捞砂与堵漏相结合、钻孔结构调整、堵漏材料的合理使用等方面入手，采取综合性的措施，以确保堵漏的成功。3.2高强度化学触变堵漏技术高强度化学触变堵漏技术应用于地质钻探施工活动中的具体流程如下：（1）准备堵漏材料，如高强度化学触变剂、捞砂管塞、堵漏管塞等。（2）对漏失位置进行判断，分析漏失原因，确定漏失通道的类型和大小。（3）根据判断结果，选择合适的堵漏方案，包括堵漏材料的选择、钻孔结构的调整、漏失通道的封堵、钻孔内部的冲洗等。（4）将选好的堵漏材料混合均匀，注入漏失通道中，注入时应注意控制注入速度和材料用量，防止材料过量导致钻孔堵塞。（5）观察堵漏效果，判断是否需要进行二次注浆或倒堵作业。（6）若是需要进行二次注浆，则再次注入堵漏材料，直到漏失通道被封堵为止。（7）如果需要进行倒堵作业，则将钻孔内的漏失通道口倒过来封堵，以更加牢固地封堵漏失通道。（8）完成堵漏后，进行钻探施工活动，并注意观察钻孔内部情况，及时发现并处理可能出现的新漏失。通过以上流程，可有效应用高强度化学触变堵漏技术于地质钻探施工活动中，提高堵漏效果和施工效率。如，以福泉市木厂坪磷矿钻探施工项目为例，钻孔 ZK004，设计孔深 1020m，堵漏孔段 239248m 处，本工程项目的地质钻探施工过程中应用有效堵漏方案，得到良好堵漏效果。3.3成膜钻井液技术成膜钻井液技术在地质钻探堵漏施工中的应用措施如下：（1）选择合适的成膜钻井液，根据堵漏位置和原因，选择不同种类的成膜钻井液，如复合成膜钻井液、淀粉膜钻井液、油膜钻井液等。（2）在进行地质钻探施工前，需要进行地层进行测试，准确分析地层的孔隙度、渗透性等参数，为堵漏施工提供参考。（3）按照具体的测试结果，进行堵漏材料的选择和配制，选择适应性强、可注性好、强度高的堵漏材料，如水泥、水玻璃、木质等。（4）在进行成膜钻井液的注入的过程中注意控制注入速度和注入量，避免过量注入导致钻孔堵塞。（5）在成膜钻井液注入后，观察堵漏效果，如效果不佳，可进行二次注浆或倒堵作业。（6）在进行二次注浆或倒堵作业期间应科学控制注入压力和注入速度，避免压力过大导致钻孔损坏。（7）完成堵漏后按照具体的要求进行钻探施工活动，并注意观察钻孔内部情况，及时发现并处理可能出现的新漏失，以此科学合理应用成膜钻井液技术于地质钻探堵漏施工中，提高堵漏效果和施工效率。3.4膨胀型随钻堵漏技术膨胀型随钻堵漏技术是一种在地质钻探过程中常用的堵漏技术，其应用措施如下：（1）根据地质情况和钻探设计，选择合适的钻头和钻具组合，并确定钻井液的配方和性能要求。116第 1 期（2）在进行膨胀型随钻堵漏技术施工前完成地层进行测试，掌握现场的各类数据信息，便于准确了解情况。（3）按照具体测试结果，选择适应性强、可注性好、强度高的堵漏材料，主要是水泥、水玻璃、木质素等。（4）在进行膨胀型随钻堵漏技术施工过程中应重点完善施工模式，避免出现问题咱1-2暂。（5）在膨胀型随钻堵漏技术施工过程中，应观察堵漏效果，如效果不佳，可进行二次注浆或倒堵作业。（6）在进行二次注浆或倒堵作业期间严格控制工作的速度和指标参数，同时完成堵漏后，进行钻探施工活动，并注意观察钻孔内部情况，及时发现并处理可能出现的新漏失。在地质钻探施工中，膨胀型随钻堵漏技术是一种常用的地层控制技术，可以在钻探过程中有效地解决地层漏失问题。施工部门需要根据地层特点和需要，选择适合的膨胀堵漏材料。常见的膨胀堵漏材料包括膨润土、硅酸盐水泥等。根据实际情况，选择具有良好膨胀性和密封性的材料，以确保堵漏效果。在注入膨胀堵漏材料时，控制注入速度和压力，以避免过快或过大的注入造成堵漏材料的流失或破坏。根据地层情况和堵漏要求，调整注入参数，确保堵漏材料能够充分膨胀和密封。在施工过程中，及时监测堵漏效果。通过地层压力、注入压力和注入量等参数的实时监测，判断堵漏材料是否充分膨胀，并能够有效堵漏。根据监测结果，及时调整施工参数和方法，以保证堵漏效果的达到。在施工过程中，加强对膨胀型随钻堵漏技术的质量控制。严格按照规范要求进行施工操作，确保堵漏材料的质量和使用效果。同时，加强现场监督和检验，确保施工质量符合要求。膨胀型随钻堵漏技术的应用措施包括选择合适的膨胀堵漏材料、控制注入速度和压力、监测堵漏效果和加强质量控制。4地质钻探施工中堵漏新技术应用效果分析福泉市木厂坪磷矿钻探施工项目，钻孔 ZK004，设计孔深 1020m，封孔孔段 239248m 处，在该工程项目施工过程中采用了新型的堵漏技术，取得了良好的效果（1）新型柔性堵漏材料采用高分子材料制成，具有较好的柔韧性和可塑性，适应各种复杂的地层漏失情况。在漏失地层出现变形时，新型柔性堵漏材料也可以随之变形，保持堵漏效果。同时，该材料还具有较好的抗腐蚀性和耐久性，可长期在地下环境中保持稳定性咱3-4暂。（2）福泉市木厂坪磷矿钻探施工项目施工期间化学堵漏技术是利用化学反应原理，将漏失地层中的水分、气体等物质吸收、聚合、固化，形成堵塞。该技术具有适应性强、可注性好、强度高等特点，可用于各种复杂地层漏失情况。同时，化学堵漏技术还可以根据地层特性和漏失情况调整不同的配方，实现针对性地堵漏。（3）冷冻堵漏技术是利用制冷剂的降温结晶原理，将漏失地层中的水分结晶成冰，形成堵塞。该技术具有适应性强、可注性好、强度高等特点，可用于各种复杂地层漏失情况。但需要注意的是，冷冻堵漏技术在使用时需要精确控制制冷剂的注入量和注入速度，避免结晶过度导致堵塞过度。（4）压力注浆堵漏技术具有适应性强、可注性好、强度高等特点，可用于各种复杂地层漏失情况。同时，压力注浆堵漏技术还可以通过调整堵漏材料的配方和注入压力、注入速度等参数，实现针对性地堵漏咱5-7暂。5结语综上所述，地质钻探施工中的堵漏新技术具有各自的优势和特点，应根据具体情况选择合适的堵漏技术。同时，在应用这些新技术时，还需要注意施工细节和技术要点的掌握，以确保堵漏效果和施工效率。参考文献1 刘德平，代睿，彭聪，等.深井超大环空小井眼安全钻井技术研究与应用以蓬莱气区DB-1井为例 J.钻采工艺，2023，46（2）：15-20.2 左京杰，张振华，姚如钢，等.川南页岩气地层油基钻井液技术难题及案例分析 J.钻井液与完井液，2020，37（3）：294-300.3 王学成，魏攀峰.完全原生参数法提高柴达木盆地G区块堵漏成功率 J.天然气工业，2022，42（12）：144.4 李紫璇，张菲菲，祝钰明，等.钻井模型与机器学习耦合的实时卡钻预警技术 J.石油机械，2022，50（4）：15-21+93.5 曹旭，徐声驰，常小龙，等.基于环空液面监测技术的井筒漏失动态模型的建立及应用 J.录井工程，2022，33（4）：25-28.6 于欣，张振，郭梦扬，等.抗高温油基钻井液堵漏剂的研制与应用以龙马溪组页岩气井W204H为例 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