探討地質鉆探堵漏新技術

摘 " "要：針對地質鉆探中的漏失現象，在介紹漏失地層分類和主要特點的基礎上，提出高強度快失水堵漏、高強度化學觸變堵漏、溶脹型隨鉆堵漏、成膜鉆井液四種新型堵漏技術、材料，為地質鉆探堵漏技術不斷發展提供參考借鑒，不斷提高地質鉆探堵漏技術水平。

關鍵詞：地質鉆探;漏失;鉆探堵漏

中圖分類號：TE28 " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0161-02

在地質、石油、天然氣和地熱鉆探工作中，時常會出現地層漏失問題。根據相關統計可知，井漏實際發生率可以達到鉆井總數20%以上，是現在鉆井過程中最常遇到，而且最難解決的實際問題，導致鉆井成本大幅度提高，造成巨大經濟損失。雖然目前還沒有對地質鉆探進行全面的統計，但漏失依然是影響鉆探效率逐步提高的關鍵問題。其唯一的解決方法就是探討全新地質鉆探堵漏技術。

1 "漏失地層的分類和主要特點

1.1 "滲透性漏失

因滲透性較強的砂巖或礫巖類地層造成的漏失現象就屬于滲透性漏失。受井內壓差作用后，鉆井液通過巖層孔隙漏出，但由于泥餅的存在會發揮一定阻止與減弱作用，所以該漏失實際速率不大，通常小于10m3/h，池中鉆井液平面緩慢降低[1]。

1.2 "裂縫性漏失

可將其分成地層上的自然裂縫與因為鉆井液壓力作用而產生的裂縫。當在有自然裂縫的地層當中進行鉆井時，均會產生一定成都的漏失現象。如果在破碎帶進行鉆進，則會在鉆速突然加快等進程中產生井漏。因為地層破裂造成的漏失，通常發生于自然裂縫數量較少，且滲透性一般的地層當中，其中可將漏失壓力稱作破裂壓力。這種漏失的速度變化很大，通常在20～100m3/h范圍內變化，池中鉆井液平面快速降低。

1.3 "溶洞性漏失

因地層中溶洞導致在鉆進過程中產生漏失，該漏失現象多發生于灰巖地層。如果鉆進過程中遇到溶洞，則會產生鉆具放空，深度可以達到4～5m，之后將產生循環失靈，沒有鉆井液流出。其漏失的速度可以超過100m3/h，而且漏失以后還會產生一系列事故，如井塌卡鉆和井噴，是最為嚴重的一種井漏。

2 "地質鉆探堵漏新技術

2.1 "高強度快失水堵漏

該技術基本原理為：堵漏液受到孔隙中的壓力發生快速失水，促使堵漏材料形成高強度堆積物，對孔隙進行封堵，實現對漏失進行快速封堵的目標。這項技術適用于縫寬小于5mm的裂縫及孔隙。

對于堵漏劑，其研制方法為：將拉筋、架橋材料及助濾劑等作為原材料，采用正交試驗的方法進行配方優選，然后進行活化處理，以此制得專門的堵漏劑。其性能包括：①懸浮穩定性為96%;②失水速度為248mL/min;③濾餅的厚度為23mm;④當縫隙板厚度為1mm時，封堵時間僅需2s;⑤有效封堵漏失梁為0.4L;⑥可承受7MPa的強度。為增加其封堵范圍，保證封堵后有較強的承壓能力，可在試劑的配制過程中采用形狀及粒度有所不同的材料。

2.2 "高強度化學觸變堵漏

該技術基本原理為：采用具有很強剪切稀釋能力的粘稠溶液，使其進入孔隙中后，將通道中含有的水驅趕出去。觸變劑和無機觸變材料接觸后，將生成不溶凝膠，不再發生流動。充分利用以上特性，先向地層中注入觸變劑，再添加無機觸變劑，促使聚合物體系長時間逗留于通道中，進而達到快速和廣譜堵漏等根本目標。此外，還能充分結合架橋等其它技術，增加其堵漏作用范圍，保證堵漏以后地層具有更高的承壓強度。這項技術適用于尺寸相對較大的漏失現象，尤其是失返性漏失[2]。

該技術的關鍵內容包括：①對化學觸變劑進行研制，它是一種能實現交聯反應的聚合物;②對無機觸變材料進行研制，其本質為交聯劑，在與聚合物體系接觸后，將產生交聯固化。由膨脹劑、無機材料和促凝劑制成;③通過實驗室評價選擇適宜的技術參數;④實際操作中，首先，確定發生漏失現象孔段的長度與深度，然后對需要的觸變材料數量進行計算，并開始配制專用的觸變劑;將觸變劑灌入孔隙后，在鉆管內關注充足的隔離液，以此避免鉆桿中有無機觸變劑大量固結。

2.3 "溶脹型隨鉆堵漏

就目前而言，將具有延遲性膨脹這一特征的材料用在鉆探堵漏領域還很少見。該材料進入通道以后，可在吸水后大幅膨脹，滯留于通道當中，提高抗壓強度，彌補孔壁承壓能力，并因為吸水體積不斷增加，應用范圍明顯增加。

該材料采用兩種基本原理，分別為自由基聚合與交聯反應。單體聚合過程中，注入一定量交聯反應劑，使聚合物連接產生網狀控制。采用交聯度控制以及填充材料使用，能對膨脹土實際強度、時間與膨脹率進行有效控制。

將填料作為一種支撐劑，能有效提高材料韌性及強度，擠壓時會發生受壓與拉伸現象。拉伸時，受氫鍵作用，分子鏈將產生延展，但不會斷裂，提高韌性;受壓時，粒狀與片狀的物質能起到一定緩沖及支撐作用，分子鏈受到壓力作用后不會產生太大的變形，進而保證產品整體強度。

對該技術的性能進行評價時，需要考慮以下因素：①分析試樣中添加泥漿后對其性能造成的影響;②對實際的堵漏效果進行分析考察。基于此，需將以下作為重點評價參數：粘度（包括表觀與塑性粘度）、漏失量、封閉的漏失量和時間、承壓強度。溶脹型隨鉆堵漏材料和801堵漏劑及單向封堵劑之間的參數對比如表1所示[3]。

從表1數據對比可以看出，新材料在各項參數上都比另外兩種小，但承壓強度卻高于其它兩種材料，表現出良好的綜合性能。

2.4 "成膜鉆井液

即使鉆井液具備如同半透膜一樣的性能，可在井壁表面產生致密結實的隔離膜，對地層上的裂隙進行封堵，避免地層膨脹和井壁坍塌，為油氣層提供有效保護。盡管僅作為一種防塌劑，但能發揮很好的堵漏作用。

制備成膜劑時，主要采用以下反應機理：改性淀粉和聚乙烯醇反應生成水溶性硅油與成膜劑。對成膜劑的性能進行分析評價時，需要采用以下方法：根據二次濾失量對成膜效應進行評價，然后根據抑制粘土造漿率和巖屑的回收率對抑制性能進行評價。通過測試可知，該成膜劑具有良好性能：①純基漿：表觀粘度為42MPa·s;一、二次濾失量分別為5.0mL和10.2mL;巖屑回收率為10.3%。②在純基漿中加入1%成膜劑后，表觀粘度減小至11MPa·s，一次濾失量不變，二次濾失量減小至3.4mL，造漿降低率為73.5%，巖屑回收率增加至93.8%。

此外，還應制備成膜潤滑劑，將石蠟作為原材料，對其進行乳化改性，同時輔以載體材料，制得固體狀態的潤滑劑。

將以上成膜劑和潤滑劑作為鉆井添加劑，充分利用其具有的成膜作用與粘接作用，并輔以超細狀材料和纖維狀材料，通過對配方的優化和調整，能研制出滲透性極低且速度極快的新型鉆井液體系。

3 "結束語

綜上所述，對地質鉆探工作而言，堵漏是一項國際難題。所以必須加強對新技術和新材料的開發，對鉆探中出現的復雜多變的漏失問題，研究并采用有針對性的堵漏技術和方案。

參考文獻

[1]呂彥軍.地質鉆探堵漏新技術的應用及效果分析[J].中國建材科技，2018，27（03）：79+69.

[2]張承飛.地質鉆探堵漏新技術的應用及效果分析[J].低碳世界，2017（32）：99～100.

[3]陶士先，劉四海，胡繼良.地質鉆探堵漏新技術的初步研究[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2012，39（11）：13～16.

收稿日期：2018-12-4