浅析地质钻探钻孔漏失情况的发生原因及堵漏技术的应用

浅析地质钻探钻孔漏失情况的发生原因及堵漏技术的应用

【摘要】在地质钻探工程中，钻孔漏失问题时常发生，给工程的正常开展带来极大影响。这

里我们所说的钻孔漏失，就是在钻进的时候所发生的钻井液或者是水泥浆漏入地层的情况。

出现钻孔漏失的问题时，要针对具体情况作出分析与判断，并采取相应的措施加以处理，这

对于地质钻探工程的顺利开展及成本费用的有效控制具有重要价值意义。

【关键词】地质钻探；钻孔漏失；堵漏技术；分析

一、地质钻探过程中钻孔漏失现象发生的原因分析

1、渗透性漏失

渗透性漏失多发生在粗颗粒的弱胶结或胶结较差的渗透性良好的砂岩和砂砾岩中,这种

漏失主要是孔内压力不平衡造成的,即泥浆的当量循环密度超过了地层压力系数,使泥浆漏

入地层。渗透性漏失一般漏失量较小,漏失速度较慢。这种漏失一旦发生,可一直持续到泥浆

中固体颗粒被地层孔隙阻挡住,泥浆在地层孔隙中逐渐形成泥皮才会停止,否则将一直进行

下去。

2、天然裂缝、溶洞性漏失

钻进过程中遇到天然裂缝和溶洞时,尽管泥浆液柱压力很低,也会发生漏失。同样,钻进

断层、不整合地层和地层破碎带也会发生不同程度的钻孔漏失。裂隙性漏失的特点是漏失泥

浆数量多,漏失速度很快,通常只能用封堵剂或下人套管来解决。

3、钻孔内压力过大,地层会被压出裂缝,造成钻孔漏失

当钻孔内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强度和钻孔周围的挤压应力时,地层就

会被压出裂缝。钻进过程中多是由于泥浆流变参数不合适,钻进工艺措施或操作不当造成地

层压裂而出现漏失。

二、地质钻探钻孔堵漏技术的应用

1、钻井液堵漏

（1）在钻孔泥浆中加入大量膨润土增加泥浆的粘度。

（2）钻孔泥浆中加人烧碱、水泥、堵漏剂、护壁剂、羧甲基纤维素等化学制剂配制高

粘度、高胶体率的优质化学泥浆,使孔内形成泥皮,此方法在渗透性良好的砂岩和砂砾岩中或

富含小裂隙的地层中比较实用,在有宽大裂隙或溶洞的地层中使用效果不好。

2、充填堵漏

（1）往孔内充填素土、粘土、砂子等,用加重钻具倒实,挤进孔壁缝隙中,配合高性能的

化学泥浆大压力钻进,形成泥皮,从而起到堵漏作用。

（2）粘土团成泥球,在泥球内掺杂麻绳碎屑、锯木、稻壳、纸屑、石棉等惰性材料制成

堵漏丸,用加重钻具倒实,挤进孔壁缝隙中进行堵漏。

（3）在堵漏丸外缠上麻绳或包裹塑料袋投进孔内堵漏(此方法适用于宽大裂隙堵漏)。

3、惰性材料堵漏

（1）常见惰性材料。惰性材料堵漏,是用某些基本上不与冲洗介质发生化学

作用的材料

(如棉籽壳、贝壳、云母等),以充填方式堵塞钻孔的裂隙或漏失通道。惰性材料可加在泥浆

中,也可加在水泥、化学浆液中。

（2）常用堵漏配方。

核桃壳：花生壳：棉籽壳=1：1：1

棉籽壳(粉)：蛙石：纸屑=1：1：1

核桃壳：稻壳：锯沫=2：1：1

花生壳：皮革粉：云母=1.5：1：0.5

惰性材料加量,一般是泥浆量的3%一5%(重量比),循环堵漏加量为0.5%一2%。颗粒大小

的选择,主要根据孔内裂隙的大小而定。采用泵灌堵漏时,一般不超过3mm。

（3）惰性材料堵漏工艺。

①循环堵漏。对深孔、长漏失段、泥浆消耗大的钻孔,可把惰性材料加在泥浆中,以防漏

和堵漏。

②泵灌堵漏。对漏失严重的孔段,孔内不返水,冲洗液供不应求时,可将堵漏泥浆泵送到

漏失孔段,待沉淀2~5h,即可继续钻进。

③孔口灌送。对浅孔部位的严重漏失层,在需提高材料的浓度和粒度时,如采用泵送有一

定困难,可采用孔口灌注。

④惰性材料堵漏丸。将惰性材料掺合在粘土球中,制成堵漏丸。送到孔内漏失段,而后下

钻搅捣,使其挤到孔壁缝隙中,以封堵漏失层。

⑤孔内分段堵漏。孔内某孔段漏失,不需全孔堵漏时，可使用胶囊封隔器。在孔内所需

部位“架桥”，再用泵灌堵漏。

⑥灌注器输送堵漏。对深孔或斜孔的漏失层，如采取孔口投送惰性材料的方法，必然是

效率低、效果差，应用灌注器输送为宜。

4、水泥浆液堵漏

水泥浆液具有流动性好、易于泵送、凝结时间适当、早期强度和终凝强度高、细度适当、

容易进人岩层的微细裂隙等特点。常用的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐地勘水泥，另

外，为了改善水泥浆的流动性，改变水泥的凝结时间，提高水泥的强度，节约水泥，缩短灌

浆候凝时间，也可在普通水泥中加入添加剂，主要有：减水剂!速凝剂、早强剂、缓凝剂等。

水泥浆液堵漏工艺：

（1）水泥浆配比试验，在现场配制水泥浆前一定要做好室内试验，选择合适的凝固时

间;

（2）充填量的计算，根据钻孔深度、漏失地层深度、搅拌池参数、水泥浆水灰比、注

浆管路的直径、长度等计算出所配水泥浆所需的各种配料的量;

（3）检查浆液配置所需的设备、机具，准备好制浆所需的材料;

（4）现场配制水泥浆液;

（5）测定配制好的浆液的比重等性能，确定无误后将浆液放人储液池内，用泥浆泵向

钻孔内泵送水泥浆液;

（6）向钻孔内注人一定量的后续化学泥浆，将管路中的水泥浆压到计算指定位置;

（7）提出钻具等待水泥浆液凝固;

（8）等水泥浆液凝固后下钻具扫孔钻进。

5、常用化学浆液护壁堵漏

（1）脲醛树脂浆液堵漏。

脲醛树脂是尿素和甲醛水溶液合成的高分子聚合物。是一种水溶性树脂，在酸性条件下

能迅速凝固成具有一定强度的固结体，由于性能较好，原料易得，成本较低，加工方便，因

而广泛用于复杂地层的钻孔护壁堵漏。近十多年来，我国在其改性、灌注设备与工艺方面积

累了大量经验。这种浆液固化时间短（十几秒至数小时），固化后有较高的机械强度（抗

压40.0~64.0Mpa），并对岩石有一定的粘结力。由于树脂固化前能溶于水，因而在地下活动

剧烈的情况下不宜采用。灌浆时专用工具须保证两液严格分隔灌注并同步混合。

（2）“氰凝”浆液堵漏与护壁。

“氰凝”是近十年来用于钻孔护壁堵漏的新型材料。这种材料遇水以后能立即发生化学

反应，产生二氧化碳气体，使浆液发泡，发热膨胀，并最终生成一种不溶于水的有一定强

度的泡沫凝胶体。