淺談繩索取心堵漏技術

葉爾那·胡沙音

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第四地質大隊，新疆 阿勒泰 836500）

1 鉆孔漏失的危害

大多數鉆孔都會發生漏失，鉆孔漏失對鉆探施工造成極大的危害，主要表現在以下幾個方面：

（1）增加泥漿成本。堵漏要消耗大量的泥漿材料，說一個孔的大部分泥漿材料都漏掉了，一點也不過分。

（2）延長施工期。孔漏到無法繼續鉆進時，必須停下來進行堵漏，少則幾個小時，多則幾天甚至幾個月。

（3）造成粘附卡鉆。堵漏泥漿往往造成粘度大，固相含量高，如果潤滑性跟不上，就可能發生鉆具與孔壁粘附卡鉆。

（4）造成孔塌埋鉆事故。鉆孔漏失使孔內液面下降，液柱壓力降低，使得液柱壓力不能平衡地層壓力，導致孔塌，甚至埋鉆，如果處理不當，還會導致部分孔段或整個鉆孔報廢，造成巨大的經濟損失。

（5）影響地質資料的準確性、鉆孔沖洗液大量漏失后，大多出現大量的掉塊，混入巖心中對地層就無法正確鑒別[1]。

2 沖洗液漏失的因素

沖洗液漏失的原因分為自然因素和人為因素。

2.1 沖洗液漏失的自然因素

①地層中存在孔隙、裂隙、斷層或溶洞，并且相互貫通，使泥漿有流動通道。②泥漿液柱壓力大于地層中的液體、氣體的壓力。③泥漿柱壓力及側壓力大于地層自身破裂壓力，將地層壓裂，產生孔漏俗稱“壓漏”。

2.2 沖洗液漏失的人為因素

操作不當，造成孔漏。①孔壁掉塊、坍塌，將鉆桿外環堵死，開泵時憋漏地層。②孔內不干凈，巖粉，掉塊太多，泥漿循環不暢泵壓過高，壓漏地層。③泥漿比重大，粘度大，切力高，泥漿壓力大于地層孔隙壓力，發生孔漏這種情況，將泥漿比重、粘度、切力降下來，孔漏就會停止。④鉆頭擴孔器被包死，導致泵壓升高，憋漏地層。⑤漿長時間靜止（大于24h），形成較強的網狀結構強度，下鉆時沒有分段循環，而是直通到孔底，導致開泵時形成較高的泵壓，最后憋漏地層。⑥泥漿泵工作不正常，排量跟不上，孔內巖粉多，泵壓升高，壓漏地層。⑦提下鉆速度太快，造成太高的激動壓力，壓漏地層。⑧施工現場附近有深水井在運行，使地下水位下降，孔隙壓力下降形成較大的負壓，鉆穿地層后就會發生較大的漏失。

3 漏失層位的判斷

發現孔漏后，首先就是弄清漏失層位及漏失量。

（1）溶洞孔段漏失的判斷：在鉆進過程中機上鉆桿突然下降后，即發生孔漏，泵壓急劇下降甚至為零。這種現象在巖心鉆探中偶見。

（2）鉆頭剛鉆穿孔段漏失的判斷：泥漿比重、粘度、切力沒有發生變化，在正常鉆進中發生了孔漏。這種現象巖心鉆探為最普遍的。

（3）鉆頭下漏失的判斷：提鉆時遇阻或卡死，開泵時泵壓升高，地層被憋漏，這種狀況較少。

（4）套管底部漏失的判斷：液面在套管里，在套管下2m處架橋封隔，下鉆到橋上0.5m處開泵循環并轉動鉆具，若漏失，則證明是套管底部漏失。

4 繩索取心鉆探堵漏技術

結合石油鉆探堵漏技術能夠滿足金剛石繩索取心小口徑巖心鉆探的技術措施，并且結合繩索取心自身優勢在施工中解決了很多鉆孔漏失的問題。能夠使用的技術措施如下。

4.1 殘坡積等表層漏失

一般在繩索取心開孔階段，開孔備足充分的水源就用普通泥漿（粘土加量10%）加Na2OH32%（土重比）強行鉆進至基巖部分，提出后投入1m以上的粘土球，下入相應的技術套管徹底封閉上部漏失孔段，在下不到底的情況下，用立軸將套管壓入或吊錘擊入到設計深度。這一點較容易做到，但千萬不能疏忽大意，防止孔口套管底部漏失，導致孔口管下入失敗而返工。

4.2 輕微漏失的堵漏辦法

輕微漏失是指：孔口沖洗液返出量小，返水量＞1/2泵量的漏失，可以在泥漿中加入增粘材料，如CMC、瓜爾膠、高粘堵漏劑等，將泥漿整體粘度提高3s～5s，即可堵住漏失。對于漏失量大于＞1/2泵量的漏失可在此基礎上在泥漿中加入5%的惰性材料，如801堵漏劑、鋸末、棉纖維、馬糞末等，漏失也會很快堵住，恢復正常鉆進。

4.3 中等漏失的堵漏辦法

孔口沖洗液返出量＜1/2泵量，或不返漿，但靜水位較高。發現這樣的漏失，應立即將鉆具提到安全距離，然后方可實施堵漏。根據堵漏方法及適應范圍用以下幾種方法堵漏。

（1）用混合惰性材料。①適應性：適用于堵沖洗液返出量＜1/2泵量的漏失、或不返漿的漏失。②堵漏原理：大顆粒惰性材料架橋，中小顆粒惰性材料充填，膨潤土沉淀以及泥漿切力的增加堵住漏失層。③配制基漿：清水中按20%的重量比加入膨潤土，再按3%～5%的加量加入CMC，配制出比重1.15、漏斗粘度為80s以上的基漿。④下鉆到漏失孔段上部，按基漿重量10%的混合堵漏劑加量，快速加入基漿中攪拌均勻后，自鉆桿內部將混合葉倒入孔內，然后用泥漿泵泵送泥漿將混合液推送至漏失孔段。將鉆具提出至安全孔段，后將孔內泥漿灌滿，靜止5h～8h，漏失層就會堵住。

（2）用石灰石粉和水泥堵漏。①適應性：孔口不返水，漏失層水不流動，漏失層深度不超過500m。②堵漏原理：漿液1h內任然有很好的流動性，1個半小時開始初凝，7h徹底凝固，而且完全封固住漏失層。③堵漏材料：水泥、石灰石粉、氯化鈣。④下光桿到漏失層上2m～3m。⑤配制堵漏漿液a、在一個小池或大的容器中加入漏失孔段體積等量的清水，再加入10%的氯化鈣溶液，充分攪拌將氯化鈣完全溶解。在另一個池里加入漏失孔段體積等量的清水加按水灰比0.8加入高標號的水泥，再加入水泥等重的石灰石粉充分攪拌均勻，快速將氯化鈣溶液全加進去，然后用泥漿泵全抽到孔內，完畢再送替漿。提鉆后將孔內泥漿灌滿，封閉孔口憋壓2MPa。⑥侯凝7h，漏失即可堵住。

（3）用瞬間堵漏劑和高標號水泥堵漏。瞬間堵漏劑是最近幾年石油鉆探行業發展起來的最好最快的技術，除堵漏成功率高外，最令人高興的地方是堵漏時間短（大約需1h），且無后遺癥，仍然能用清水高速鉆進，但對金剛石繩索取心鉆探來說費用稍高。是以后堵漏發展的大方向。①適應性：不返漿的孔漏，漏失層地下水活動強烈，漏失層＜500m。②堵漏原理：漿液進入漏失層后快速凝固。③堵漏材料：瞬間堵漏劑、高標號水泥、高粘堵漏王④下光鉆桿到漏失層下2m左右。⑤配制堵漏漿液：在一個小池內加入鉆孔漏失孔段體積相等的清水,加入4%的高粘堵漏王攪拌均勻后用泥漿泵向孔內抽送高粘度漿液,同時在攪拌機里加鉆孔漏失孔段體積相等的清水,攪拌水灰比0.5的高標號水泥漿液,在水泥漿液中加入10%的瞬間堵漏劑,快速攪拌30s～60s,此時高粘度堵漏劑漿已抽完,緊接著就打開攪拌機出口,用泥漿泵快速抽堵漏漿液（注：同時慢速轉動鉆具）,抽完后替水提鉆,向孔內灌滿泥漿,侯凝1h即可堵住漏失。⑥注意事項：a、切記不要帶鉆具；b、動作要快從加料到抽送完替漿，不要超過10min；c、配料前要做凝固試驗。

（4）用石棉纖維、棉絨、核桃殼、膨脹劑、聚合物干粉堵漏。①適應性：大漏、漏失層不太明確。②堵漏原理：石棉纖維、棉絨、核桃殼、膨脹劑起骨架、架橋作用，聚合物形成很強的凍膠，聯合起來封堵漏失層。③堵漏材料：石棉纖維、棉絨、核桃殼、膨脹劑、聚合物干粉。④下光鉆桿到漏失層下2m左右。⑤配制堵漏漿液：在攪拌機中加入漏失孔段2倍的清水，分別加入5%的聚合物干粉、2.5%的石棉纖維、2%的棉絨、5%核桃殼，2.5%膨脹劑充分攪拌。自鉆桿內倒入孔內替漿，完畢后提鉆至安全孔段，向孔內灌滿泥漿后，將孔口封死，憋壓2MPa。靜候3h～5h即可堵住鉆孔漏失。

（5）用化學漿液堵漏。①適應性：地層為負壓，泥漿比重小于1.10。②堵漏材料：瓜爾膠；硼砂。③堵漏原理：瓜爾膠與硼砂發生接觸交聯反應，形成凝膠，與漏失層孔壁面粘結在一起，阻止泥漿漏失。④下光鉆桿到漏失層下2m左右。⑤配制堵漏漿液：在攪拌機中加入漏失孔段2倍體積以上的清水。加入1.5%的瓜爾膠，攪拌均勻后快速加入瓜爾膠重量10%的硼砂，攪拌均勻后，泵送入孔內替漿。⑥提鉆至安全孔段，再送漿將孔灌滿，靜止2h～5h。

4.4 嚴重及災難性漏失

在鉆進中，鉆具突然下降及時幾十厘米甚至幾米。沖洗液也突然停止循環全部漏失，孔口不返漿。說明鉆遇大裂隙或溶洞。這種災難性的大漏，往往堵漏失敗，只有在地下水靜止不流動的情況下，才可能堵住。用0.5t水泥和15公斤水泥速凝劑攪拌均勻后，用紗布包成直徑5cm～6cm的水泥球，然后逐個投入孔底。投完后，在0.5m3清水中，加1t水泥和30公斤水泥速凝劑，攪拌均勻后迅速送到孔底，可能堵住孔漏。對于這種災難性漏失，盡可能選擇套管隔離的方法。