水玻璃與氯化鈣雙液堵漏方法在社垌礦區(qū)的應(yīng)用

鄭明珠

摘 要：鉆孔漏失會(huì)給鉆進(jìn)工作帶來(lái)諸多不利，解決方法不當(dāng)既會(huì)影響工程進(jìn)度，又會(huì)遭受經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)斐煽變?nèi)事故。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆孔漏失的原因及類型，找到合適的解決辦法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文介紹了一種使用水玻璃與氯化鈣雙液堵漏方法，并對(duì)其堵漏原理及施工工藝進(jìn)行闡述。根據(jù)社垌礦區(qū)十余個(gè)漏失鉆孔的堵漏效果來(lái)看，該方法具有堵漏成功率高、施工簡(jiǎn)單、安全可靠、堵漏速度快的特點(diǎn)，非常適合推廣應(yīng)用于小裂隙漏失的鉆孔。

關(guān)鍵詞：鉆孔漏失 水玻璃與氯化鈣 堵漏 巖心鉆探

中圖分類號(hào)：P634 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（a）-0059-01

鉆探過(guò)程中鉆孔漏失現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，目前常見(jiàn)的堵漏方法有：泥漿堵漏、水泥堵漏、化學(xué)漿液堵漏、套管堵漏。套管堵漏是最可靠的護(hù)壁堵漏措施，但又是最貴、最麻煩的，而且在復(fù)雜地層且位置較深的情況下，下人套管費(fèi)時(shí)費(fèi)力，往往要下幾級(jí)套管，事故隱患多。水泥堵漏風(fēng)險(xiǎn)大、耗時(shí)長(zhǎng)，適用于大裂隙或者溶洞類漏失。該文主要介紹水玻璃與氯化鈣堵漏方法在廣西蒼梧社垌礦區(qū)的應(yīng)用。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

廣西蒼梧社垌多金屬礦區(qū)設(shè)計(jì)鉆孔孔深300～1 000m，多數(shù)鉆孔孔深600～900m。該礦區(qū)的地層巖性主要為砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)砂巖、石英閃長(zhǎng)斑巖及花崗閃長(zhǎng)斑巖等。在施工過(guò)程中鉆孔穿過(guò)多層破碎帶，礦化帶、鉆孔常發(fā)生沖洗液漏失、鉆進(jìn)阻力大，巖石破碎回次進(jìn)尺低、鉆頭壽命短等問(wèn)題，嚴(yán)重的影響了施工效率，也加大了鉆探施工成本。該礦區(qū)出現(xiàn)的漏失類型主要為天然小裂隙漏失。礦區(qū)內(nèi)所有施工的鉆孔均發(fā)生過(guò)不同程度的漏失，少數(shù)鉆孔發(fā)生了輕微漏失，部分鉆孔發(fā)生了中等漏失，個(gè)別鉆孔則漏失嚴(yán)重，導(dǎo)致無(wú)法正常鉆井，必須停鉆進(jìn)行堵漏。

2 水玻璃與氯化鈣堵漏原理

本堵漏方法是向需要堵漏的鉆孔中分別注入用聚丙烯酰胺稠化的水玻璃溶液和氯化鈣溶液，中間加注適量隔離液的方法，使兩種溶液在漏失地層相遇，反應(yīng)生成硅酸鈣及聚丙烯酸鈣衍生物等復(fù)合沉淀，堵塞地層中的漏失部位。水玻璃與氯化鈣在地層中反應(yīng)如下：

Na2SiO3+CaCl2=CaSiO3↓+2NaCl

水玻璃在堵漏劑中還起粘結(jié)作用，水玻璃的粘結(jié)作用為氧化硅溶膠變成氧化硅凝膠的過(guò)程。也就是說(shuō)，水玻璃與被堵材料進(jìn)行脫水反應(yīng)形成氫鍵時(shí)，從溶液中析出SiO2膠體，這種新生的具有極大活性的SiO2能將被堵物體與其粘結(jié)起來(lái)。

3 配合比

見(jiàn)表1。

4 施工工藝

按照表1的配合比，先用1：1的水分別溶解水玻璃和氯化鈣，然后往水玻璃溶液中加入聚丙烯酰胺和木糠攪拌均勻。將繩索取心鉆具提升至鉆孔漏失部位以下約3m處，利用繩索取心鉆桿作為通道，倒入水玻璃和聚丙烯酰胺、木糠的混合溶液約200L，再倒入15L濃的聚丙烯酰胺漿液作為隔水塞，目的是避免水玻璃與氯化鈣在鉆桿內(nèi)過(guò)早反應(yīng)而達(dá)不到封堵漏失層的目的。再使用泥漿泵泵入200L的氯化鈣溶液，最后再壓入150L的沖洗液將氯化鈣、水玻璃壓入到漏失部位混合。混合過(guò)程中反應(yīng)生成不溶于水的沉淀物后被聚丙烯酰胺絮凝連接在一起，再加上木糠的架橋作用，從而達(dá)到很好的堵塞鉆孔漏失通道的目的。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

該礦區(qū)所有鉆孔在鉆進(jìn)過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)不同程度的漏失。現(xiàn)以ZK4421鉆孔堵漏試驗(yàn)為例進(jìn)行介紹。該孔漏失情況：ZK4421鉆孔在鉆至孔深55 m處，泵壓下降，伴隨返水量明顯減少后出現(xiàn)不返水現(xiàn)象；經(jīng)檢查孔深55～58 m的巖心，判斷出此段地層裂隙發(fā)育，巖石破碎。

按照以上堵漏方法進(jìn)行堵漏，該孔堵漏全過(guò)程僅需要3～4個(gè)小時(shí)，其中包括堵漏材料加強(qiáng)所停留的時(shí)間。經(jīng)該方法堵漏后，全孔返水，大大節(jié)省了沖洗液的成本及配置時(shí)間。使用該堵漏方法的優(yōu)點(diǎn)如下

（1）無(wú)需提鉆，大大節(jié)約輔助時(shí)間，直接按照一定的比例及程序注入鉆桿，無(wú)須擔(dān)心鉆桿被粘卡住。

（2）與水泥封堵方法相比，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度低、可操作性強(qiáng)、占用時(shí)間少、風(fēng)險(xiǎn)及成本低。

經(jīng)ZK4421鉆孔堵漏試驗(yàn)成功后，使用該方法對(duì)礦區(qū)10個(gè)漏失鉆孔進(jìn)行堵漏，都已獲得成功。經(jīng)該方法堵漏后的鉆孔沖洗液上返情況良好，最少達(dá)到70%的上返率，最高上返率達(dá)到95%，通常能達(dá)到90%以上，成功率很高。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）水玻璃-氯化鈣雙液灌漿堵漏方法的原理是利用這兩種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)生成不溶于水的硅酸鈣封堵裂隙，木糠與聚丙烯酰胺的橋架作用，使得堵漏效果更加的明顯。

（2）使用該進(jìn)行堵漏成功后，可在沖洗液中適當(dāng)添加隨鉆堵漏劑以加強(qiáng)裂隙的封堵。

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