论文发表期刊发表范文:地质钻探堵漏新技术探析

时间:2019-10-02 11:50:46

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地质钻探堵漏新技术探析

 

摘要:本文阐述了漏失的分类,以及不同种类漏失的不同特点,并给出了不同类型的地质钻探堵漏新技术的代表,在此基础上,以实际工程为案例,对地质钻探堵漏新技术的实际应用以及应用效果进行了分析,证明了技术应用的可行性。

关键词:地质钻探堵漏新技术

 

前言:地质钻探的过程,是取得地下实物资料的主要过程,是研究地质情况、获取相应数据的主要途径。在矿场开采行业中,地质钻探技术属于一项关键技术。地质钻探过程中,如遭遇漏失问题,会对钻探带来阻碍,堵漏技术的应用能够使钻探过程更好的完成,当前,相应新技术已经出现,且为工程效率以及质量的提高带来了极大的帮助。

1 漏失问题的分类及特点

    漏失问题存在很多种,不同种类具有不同的特点,具体如下:

1.1 渗透性漏失

    渗漏性漏失较为常见,主要在高渗透的砂岩地层或砾岩地层中发生,根据该部分地层的特点,较容易导致钻井液的漏失,进而影响钻探过程。相对于其他漏失情况而言,渗漏性漏失速度较小,平均保持在10m3/h左右[1]

1.2 溶洞性漏失

溶洞性漏失同样是漏失的一种主要表现形式,主要发生于灰岩地层中,该种类型的地层,容易造成钻井液只进不出,最终导致钻井液漏失。相对于渗漏性漏失而言,其速度相对较大,平均保持在100m3/h左右。

1.3 裂缝性漏失

    按照裂缝形成机理的不同,可将其分为自然裂缝与人为引起的裂缝两种。前一种裂缝由自然因素所导致,后一种裂缝由钻探过程所导致。两种裂缝均会造成钻井液的漏失。相对于前两种漏失而言,其速度变化较大,最小为20m3/h,更大可达100m3/h。

2 地质钻探堵漏新技术

    当前的地质钻探堵漏新技术主要包括高强度快失水堵漏技术与高强度化学触变堵漏技术等多种,技术原理与特点如下[2]

2.1 高强度快失水堵漏技术

该种堵漏技术需要应用堵漏液来完成,堵漏液需要特别配置,将其灌注在孔隙或裂缝之中,经一系列作用,能够形成堵漏材料。该材料在孔隙中快速反应,强度逐渐提高,形成致密堆积物,并迅速实现堵漏。需要注意的是,该种技术主要适用于封堵小的裂缝,5mm以下较为适合。

 高强度快失水堵漏材料可以拉筋材料为主,采用活化处理等手段,将其配置成为堵漏液,研究表明,采用该堵漏液实现对裂缝的封堵,1mm的裂缝,平均封堵时间为2s,在形成堵漏材料后,其强度可达7MPa,具有较高的实用性。

2.2 高强度化学触变堵漏技术

高强度化学触变堵漏技术实现对裂缝等的封堵,需要在使用化学触变剂配制的溶液的基础上完成,将该溶液灌注到裂缝当中,溶液能够自动完成状态的转变,从液体状态转变为凝胶状态,且不溶于水。在上述原理的指导下,堵漏则能够实现。高强度化学触变堵漏技术的应用,需要注意以下问题:

(1)为确保堵漏效果,应充分关触变剂的质量,保证其质量能够满足堵漏要求,以提高堵漏效率、改善其效果。

(2)在无机触变材料的配制过程中,保证无机材料的质量十分重要,与此同时,应合理使用促凝剂等物质。

(3)为判断材料是否能够达到堵漏标准,在将其具体应用之前,需要以实验的方法对其性能进行评价。

(4)为了避免堵漏材料准备不足或过量,应首先测量孔隙或裂缝的长度,判断堵漏需要的材料的量,以此使堵漏材料的准备更加合理。

3 地质钻探堵漏新技术的具体应用

    文章本部分以某工程为例,对地质钻探堵漏新技术的具体应用过程以及应用效果进行了分析。

3.1 工程概况

    工程位于国内某地区,该地区地质情况十分复杂,且无规律,对地质勘查以及钻探带来了极大的困难。受地区地质条件的影响,工程每一次钻探基本都会发生井漏问题,近些年来,受井漏影响而对工程带来的损失极大。统计数据发现,2014年-2016年间,该工程发生的井漏中,仅严重井漏便占据了30%-40%的比例。井漏以渗透性漏失和裂缝性漏失为主,为解决上述问题,降低井漏对工程进度以及工程经济效益带来的不良影响,决定将地质钻探堵漏新技术应用到工程中。

3.2 地质钻探堵漏新技术的具体应用

3.2.1 渗透性漏失的解决

工程某次钻探,发生了井漏,观察井漏特点,判断为渗透性漏失,渗漏速度为15m3/h左右,决定采用高强度化学触变堵漏技术,作为主要封堵技术,解决漏失问题:

(1)测量需要堵漏的面积与空隙长度,配制堵漏浆,注入孔隙14m3

(2)采用T36 s钻井液17m3灌注,立压3 MPa,停泵1.7 MPa

(3)起钻至1706m时,灌1.1m3见返。

(4)灌注完成,等候凝固。

(5)判断基本凝固之后,再次灌注,返出,循环灌注,钻井无漏,判断井漏问题已经被解决。

3.2.2 裂缝性漏失的解决

采用无固相钻井液钻进至330.41m,发生井漏。通过对速度的测量,发现在110g/cm3左右,在此之后,继续钻井,在从330.41m到600.14m之间时,渗漏速度不断变化,且影响到了钻探。为解决上述问题,决定采用高强度快失水堵漏技术:

(1)材料配置,根据渗漏速度,判断裂缝所需的堵漏材料的量,并做好材料的配制,为材料的灌注以及堵漏做好了准备。

(2)材料配置浓度为30%,能够满足堵漏要求。

(3)材料体积共31m3

(4)下光钻杆到330.41m,并将浆液注入其中,注入量为20m3

(5)判断立压,并继续注入浆液。

(6)在立压稳定为1MPa时,等候浆液凝固。

(7)判断浆液凝固后,灌注返回,钻进不漏,判断已经解决了井漏问题。

3.3 应用效果

工程针对不同漏失种类,采用了不同的堵漏技术,及时解决了井漏问题,避免了问题的存在对工程进度造成的阻碍,为工程质量的提高提供了极大的保证。通过与传统堵漏技术的应用作对比发现,采用地质钻探堵漏新技术,使得钻塔堵漏时间得到了极大的缩短,减少了对工程进度的影响。在技术应用后,继续钻井,封堵位置再无井漏问题出现,可以说,技术功能已经得到了发挥,且技术应用效果较好。另外,通过将堵漏新技术与传统技术的对比,还发现,新技术的应用较为简单方便,且所花费的成本较低,具有较大的实用性,能够有效的节约工程成本,对其经济效益的提高具有重要价值。

3.4 注意事项与技术发展趋势

3.4.1 注意事项

在应用地质钻探堵漏新技术的应用过程中,应注意以下问题[3]

(1)技术的应用基本需要配制相应浆液作为堵漏材料。浆液的配制决定技术应用效果的关键,因此必须保证参与配制的材料的质量达标,并将配制比例控制在合理的范围内,保证浓度的合理性,与此同时,使材料的配制量能够达到工程堵漏需求,以此提高堵漏效率,彻底解决井漏问题。

(2)浆液在进入到孔隙或裂缝之中,需要一定时间凝固,此时,参与堵漏的工作人员要等待其凝固,避免在注入浆液之后,便继续钻井,使堵漏效果得到保证。

(3)应反复判断堵漏是否成功,如未成功,需要继续采取措施解决问题。

3.4.2 技术发展趋势

从长远的角度看,地质钻探堵漏新技术的发展不会仅仅止步于此,其发展趋势具体如下:

(1)堵漏材料的强度与质量关系到堵漏效果,因此,在未来,如何提高材料的质量及其状态改变后的强度,会成为该领域研究的主要方向与发展趋势。

(2)针对含水裂缝以及溶洞型恶性漏失问题,当前技术的解决效果并非十分良好,因此应加强对可固化堵漏配方的防冲蚀性质的研究,与此同时,使严重的渗漏问题能够被解决,为地质钻探的顺利开展提供保证。

结论:

    综上所述,地质钻探过程中,漏失类型存在很多种,根据工程所处地区的不同,其地质条件也不同,因此漏失问题便会呈现不同的表现形式。为彻底解决井漏,应根据不同的漏失情况,综合采取不同的堵漏新技术,提高技术应用的合理性,与此同时,加强对材料配制过程的重视,提高材料质量,并反复判断堵漏效果,以避免在接下来的钻探过程中再次出现问题。

参考文献:

[1]陶士先,刘四海,胡继良. 地质钻探堵漏新技术的初步研究[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程),2012,1103:13-16.

[2]郑义平,陈涛,乔东宇,黄治中,谭国琼,韩雪. 化学堵漏技术在塔河南盐层井的应用[J]. 钻井液与完井液,2013,0212:47-50.

[3]许佳新. 渭北煤田蒲白矿区雷衙井田钻探施工技术[J]. 中国煤炭地质,2013,0810:68-70.

 

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