浅谈绳索取心堵漏技术

叶尔那·胡沙音

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第四地质大队，新疆 阿勒泰 836500）

1 钻孔漏失的危害

大多数钻孔都会发生漏失，钻孔漏失对钻探施工造成极大的危害，主要表现在以下几个方面：

（1）增加泥浆成本。堵漏要消耗大量的泥浆材料，说一个孔的大部分泥浆材料都漏掉了，一点也不过分。

（2）延长施工期。孔漏到无法继续钻进时，必须停下来进行堵漏，少则几个小时，多则几天甚至几个月。

（3）造成粘附卡钻。堵漏泥浆往往造成粘度大，固相含量高，如果润滑性跟不上，就可能发生钻具与孔壁粘附卡钻。

（4）造成孔塌埋钻事故。钻孔漏失使孔内液面下降，液柱压力降低，使得液柱压力不能平衡地层压力，导致孔塌，甚至埋钻，如果处理不当，还会导致部分孔段或整个钻孔报废，造成巨大的经济损失。

（5）影响地质资料的准确性、钻孔冲洗液大量漏失后，大多出现大量的掉块，混入岩心中对地层就无法正确鉴别[1]。

2 冲洗液漏失的因素

冲洗液漏失的原因分为自然因素和人为因素。

2.1 冲洗液漏失的自然因素

①地层中存在孔隙、裂隙、断层或溶洞，并且相互贯通，使泥浆有流动通道。②泥浆液柱压力大于地层中的液体、气体的压力。③泥浆柱压力及侧压力大于地层自身破裂压力，将地层压裂，产生孔漏俗称“压漏”。

2.2 冲洗液漏失的人为因素

操作不当，造成孔漏。①孔壁掉块、坍塌，将钻杆外环堵死，开泵时憋漏地层。②孔内不干净，岩粉，掉块太多，泥浆循环不畅泵压过高，压漏地层。③泥浆比重大，粘度大，切力高，泥浆压力大于地层孔隙压力，发生孔漏这种情况，将泥浆比重、粘度、切力降下来，孔漏就会停止。④钻头扩孔器被包死，导致泵压升高，憋漏地层。⑤浆长时间静止（大于24h），形成较强的网状结构强度，下钻时没有分段循环，而是直通到孔底，导致开泵时形成较高的泵压，最后憋漏地层。⑥泥浆泵工作不正常，排量跟不上，孔内岩粉多，泵压升高，压漏地层。⑦提下钻速度太快，造成太高的激动压力，压漏地层。⑧施工现场附近有深水井在运行，使地下水位下降，孔隙压力下降形成较大的负压，钻穿地层后就会发生较大的漏失。

3 漏失层位的判断

发现孔漏后，首先就是弄清漏失层位及漏失量。

（1）溶洞孔段漏失的判断：在钻进过程中机上钻杆突然下降后，即发生孔漏，泵压急剧下降甚至为零。这种现象在岩心钻探中偶见。

（2）钻头刚钻穿孔段漏失的判断：泥浆比重、粘度、切力没有发生变化，在正常钻进中发生了孔漏。这种现象岩心钻探为最普遍的。

（3）钻头下漏失的判断：提钻时遇阻或卡死，开泵时泵压升高，地层被憋漏，这种状况较少。

（4）套管底部漏失的判断：液面在套管里，在套管下2m处架桥封隔，下钻到桥上0.5m处开泵循环并转动钻具，若漏失，则证明是套管底部漏失。

4 绳索取心钻探堵漏技术

结合石油钻探堵漏技术能够满足金刚石绳索取心小口径岩心钻探的技术措施，并且结合绳索取心自身优势在施工中解决了很多钻孔漏失的问题。能够使用的技术措施如下。

4.1 残坡积等表层漏失

一般在绳索取心开孔阶段，开孔备足充分的水源就用普通泥浆（粘土加量10%）加Na2OH32%（土重比）强行钻进至基岩部分，提出后投入1m以上的粘土球，下入相应的技术套管彻底封闭上部漏失孔段，在下不到底的情况下，用立轴将套管压入或吊锤击入到设计深度。这一点较容易做到，但千万不能疏忽大意，防止孔口套管底部漏失，导致孔口管下入失败而返工。

4.2 轻微漏失的堵漏办法

轻微漏失是指：孔口冲洗液返出量小，返水量＞1/2泵量的漏失，可以在泥浆中加入增粘材料，如CMC、瓜尔胶、高粘堵漏剂等，将泥浆整体粘度提高3s～5s，即可堵住漏失。对于漏失量大于＞1/2泵量的漏失可在此基础上在泥浆中加入5%的惰性材料，如801堵漏剂、锯末、棉纤维、马粪末等，漏失也会很快堵住，恢复正常钻进。

4.3 中等漏失的堵漏办法

孔口冲洗液返出量＜1/2泵量，或不返浆，但静水位较高。发现这样的漏失，应立即将钻具提到安全距离，然后方可实施堵漏。根据堵漏方法及适应范围用以下几种方法堵漏。

（1）用混合惰性材料。①适应性：适用于堵冲洗液返出量＜1/2泵量的漏失、或不返浆的漏失。②堵漏原理：大颗粒惰性材料架桥，中小颗粒惰性材料充填，膨润土沉淀以及泥浆切力的增加堵住漏失层。③配制基浆：清水中按20%的重量比加入膨润土，再按3%～5%的加量加入CMC，配制出比重1.15、漏斗粘度为80s以上的基浆。④下钻到漏失孔段上部，按基浆重量10%的混合堵漏剂加量，快速加入基浆中搅拌均匀后，自钻杆内部将混合叶倒入孔内，然后用泥浆泵泵送泥浆将混合液推送至漏失孔段。将钻具提出至安全孔段，后将孔内泥浆灌满，静止5h～8h，漏失层就会堵住。

（2）用石灰石粉和水泥堵漏。①适应性：孔口不返水，漏失层水不流动，漏失层深度不超过500m。②堵漏原理：浆液1h内任然有很好的流动性，1个半小时开始初凝，7h彻底凝固，而且完全封固住漏失层。③堵漏材料：水泥、石灰石粉、氯化钙。④下光杆到漏失层上2m～3m。⑤配制堵漏浆液a、在一个小池或大的容器中加入漏失孔段体积等量的清水，再加入10%的氯化钙溶液，充分搅拌将氯化钙完全溶解。在另一个池里加入漏失孔段体积等量的清水加按水灰比0.8加入高标号的水泥，再加入水泥等重的石灰石粉充分搅拌均匀，快速将氯化钙溶液全加进去，然后用泥浆泵全抽到孔内，完毕再送替浆。提钻后将孔内泥浆灌满，封闭孔口憋压2MPa。⑥侯凝7h，漏失即可堵住。

（3）用瞬间堵漏剂和高标号水泥堵漏。瞬间堵漏剂是最近几年石油钻探行业发展起来的最好最快的技术，除堵漏成功率高外，最令人高兴的地方是堵漏时间短（大约需1h），且无后遗症，仍然能用清水高速钻进，但对金刚石绳索取心钻探来说费用稍高。是以后堵漏发展的大方向。①适应性：不返浆的孔漏，漏失层地下水活动强烈，漏失层＜500m。②堵漏原理：浆液进入漏失层后快速凝固。③堵漏材料：瞬间堵漏剂、高标号水泥、高粘堵漏王④下光钻杆到漏失层下2m左右。⑤配制堵漏浆液：在一个小池內加入钻孔漏失孔段体积相等的清水,加入4%的高粘堵漏王搅拌均匀后用泥浆泵向孔内抽送高粘度浆液,同时在搅拌机里加钻孔漏失孔段体积相等的清水,搅拌水灰比0.5的高标号水泥浆液,在水泥浆液中加入10%的瞬间堵漏剂,快速搅拌30s～60s,此时高粘度堵漏剂浆已抽完,紧接着就打开搅拌机出口,用泥浆泵快速抽堵漏浆液（注：同时慢速转动钻具）,抽完后替水提钻,向孔内灌满泥浆,侯凝1h即可堵住漏失。⑥注意事项：a、切记不要带钻具；b、动作要快从加料到抽送完替浆，不要超过10min；c、配料前要做凝固试验。

（4）用石棉纤维、棉绒、核桃壳、膨胀剂、聚合物干粉堵漏。①适应性：大漏、漏失层不太明确。②堵漏原理：石棉纤维、棉绒、核桃壳、膨胀剂起骨架、架桥作用，聚合物形成很强的冻胶，联合起来封堵漏失层。③堵漏材料：石棉纤维、棉绒、核桃壳、膨胀剂、聚合物干粉。④下光钻杆到漏失层下2m左右。⑤配制堵漏浆液：在搅拌机中加入漏失孔段2倍的清水，分别加入5%的聚合物干粉、2.5%的石棉纤维、2%的棉绒、5%核桃壳，2.5%膨胀剂充分搅拌。自钻杆内倒入孔内替浆，完毕后提钻至安全孔段，向孔内灌满泥浆后，将孔口封死，憋压2MPa。静候3h～5h即可堵住钻孔漏失。

（5）用化学浆液堵漏。①适应性：地层为负压，泥浆比重小于1.10。②堵漏材料：瓜尔胶；硼砂。③堵漏原理：瓜尔胶与硼砂发生接触交联反应，形成凝胶，与漏失层孔壁面粘结在一起，阻止泥浆漏失。④下光钻杆到漏失层下2m左右。⑤配制堵漏浆液：在搅拌机中加入漏失孔段2倍体积以上的清水。加入1.5%的瓜尔胶，搅拌均匀后快速加入瓜尔胶重量10%的硼砂，搅拌均匀后，泵送入孔内替浆。⑥提钻至安全孔段，再送浆将孔灌满，静止2h～5h。

4.4 严重及灾难性漏失

在钻进中，钻具突然下降及时几十厘米甚至几米。冲洗液也突然停止循环全部漏失，孔口不返浆。说明钻遇大裂隙或溶洞。这种灾难性的大漏，往往堵漏失败，只有在地下水静止不流动的情况下，才可能堵住。用0.5t水泥和15公斤水泥速凝剂搅拌均匀后，用纱布包成直径5cm～6cm的水泥球，然后逐个投入孔底。投完后，在0.5m3清水中，加1t水泥和30公斤水泥速凝剂，搅拌均匀后迅速送到孔底，可能堵住孔漏。对于这种灾难性漏失，尽可能选择套管隔离的方法。