浅谈云南地区地质钻探孔漏失原因及堵漏方法

牟云川

摘要：本文介绍了云南地区地质钻探常见漏失类型的判断分析、分类及漏失层位测定方法，最后通过作者多年来工作实践，结合云南地区工程地质和水文地质条件的基础上，对钻孔堵漏办法进行简单的归纳总结，为本地区地质钻探施工设计人员在施工工艺、施工方法等方面提供选择性建议。

关键词：云南地区；钻孔堵漏；钻井；堵漏方法；堵漏剂

Abstract: this paper introduces the geological drilling in yunnan area loss analysis and judgement of the common type, classification and lost horizon determination method, the author finally through the years work experience and combining with the yunnan region of engineering geology and hydrogeology conditions, on the basis of plugging drilling method of the summary of the simple, for this region construction design personnel in geological drilling construction technology, construction methods provide selective suggestion.

Key words: yunnan area; Plugging drilling; Drilling; Plugging methods; Plugging agents

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号

1 概述

钻进过程中钻井液或水泥浆漏入地罢的现象称为钻孔漏失。 当钻孔内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强度和钻孔钻孔漏失会给钻进工作带来诸多不利。发现钻孔漏失，应先进 周围的挤压应力时，地层就会被压出裂缝。取得漏层资料后确定堵漏技术措施。该区域内岩土种类多，钻探过程中钻孔漏失现象时有发生，解决方法不当既影响工程进度，又遭受经济损失，因此，及时发现钻孔漏失的原因，找到合适的解决办法具有非常重要的现实意义。

2 云南地区常见钻孔漏失的原因及分类

2.1 渗透性漏失

渗透性漏失多发生在砂类土、碎石土、砂岩及砂砾岩等粗颗粒的未胶结或胶结较差的渗透性良好的地层中，这种漏失主要是孔内压力不平衡造成的，即钻井液的当量循环密度超过了地层压力系数，使钻井液漏入地层。渗透性漏失一般漏失量较小，漏失速度较慢。这种漏失一旦发生，可一直持续到钻井液中固体颗粒被地层孔隙阻挡住，钻井液在地层空隙中逐渐形成泥饼才会停止，否则将一直进行下去。

2.2 天然裂缝、溶洞性漏失

钻进过程中遇到天然裂缝和溶洞时，尽管钻井液柱压力很低，也会发生漏失。同样，遇有断层、不整合地层和地层破碎带也会发生不同程度的钻孔漏失。裂隙性漏失的特点是漏失钻井液的数量多，漏失速度陕，通常只能用封堵或下套管来解决。

2.3 地层被压缩造成的钻孔漏失

钻孔内压力过大，地层会被压出裂缝，造成钻孔漏失。当钻孔内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强度和钻孔周围的挤压应力时，地层就会被压出裂缝。钻进过程中多是由于钻井液流变参数不合适，钻进工艺措施或操作不当造成地层压裂而出现漏失。

3 钻孔漏失的分析判断

(1)从岩层结构判断因为在钻探中，初次漏失往往发生在孔底。发现漏失后，首先应对钻探取上的岩心进行分析，观察接近孔底的岩心是否有裂隙、节理发育或溶蚀等情况，完整程度如何。同时，也可以联系水文地质情况，搞清楚靠近孔底这一层位的岩性，是否是合水层、漏失层和破碎带等。

(2)从钻进过程中判断如果在钻进过程中突然漏失，并伴有钻速突然加快或钻具坠落，则应考虑是否遇到了破碎带、大裂隙或大溶洞。

(3)从孔内水位判断当在不合水地层中发生孔底漏失时，则孔内没有稳定水位，即所谓全孔漏失。当在含水的漏失层中发生孔底漏失，稳定水位与地下水水位一致。而在孔壁产生漏失时，若漏失层为非含水层，则稳定水位将在漏失层之下；若漏失层为含水层，则稳定水位可能在漏失层之上，也可能在漏失层中，根据动水位与稳定水位可以大致判断漏失量。

4 漏失层位的测定

4.1 现场简便测定法

(1)止水测定法利用橡皮胶囊充水把孔内漏失层隔开，来测得漏失层的顶部。

(2)隔离压力试验法用逐孔断开泵检查压力变化的办法来判断漏失层底部。

4.2 井温测定法

利用低温梯度的突然变化。以电测井温的办法来确定位置。在正常条件下，孔内水的温度总是随孔深增加而逐渐变大的。当有漏失层存在时，往孔内泵入钻井液后，由于钻井液漏入地层，而使漏失层处的井温曲线突变。

4.3 钻孔测漏仪(钻孔流量计)

测漏仪可测定钻孔漏失的位置、厚度和漏失量相对大小。其井下部分就是一个涡轮流量计。常用的有LWJ一73井内涡轮流量计、JCI厂l型钻孔测漏仪等。

5 常见堵漏方法

5.1 浆液堵漏

5.1.1 钻井液堵漏

(1)石灰乳泥浆堵漏。

在普通泥浆中加入2％～10％的熟石灰，还可以加入1．5％的锯末配制成行灰乳泥浆，采用泵入或倒入孔内的方法，静止2～4h，即可达到堵漏的目的，此方法适用于中小型漏失。

(2)冻胶泥浆堵漏。在粘度大干50 S的泥浆中加入5％～10％的水泥或熟石灰，再加入1.5％～2.5％的水玻璃，也可加入一定的氧化钙或适量的锯末，即可达至0堵漏的目的，此方法适用于中小型漏失。

(3)聚丙烯酰胺絮凝浆液堵漏。在原浆中加入0.1％左右的HPAM，并加入5％～10％的惰性材料(如锯末、稻子壳等)配制威聚丙烯酰胺絮凝浆液，将搅好的浆液从孔口灌至漏失部位。灌注后，静候16h左右即可扫孔。

5.1.2 水泥堵漏

(1)水泥堵漏常用材料。水泥浆具有流动性好、易于泵送、凝结时间适当、早期强度和终凝强度高、细度适当(保证能顺利进入岩层的微细裂隙)等特点。常用的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐地勘水泥，另外，为了改善水泥浆的流动性，改变水泥的凝结时间，提高水泥的强度，节约水泥，缩短灌浆候凝时间，也可在普通水泥中加入添加剂，主要有：减水剂、速凝剂、早强剂、缓凝剂等。

(2)水泥浆液灌注工艺。①水泵灌注法。用水泵将水泥浆直接泵入需灌浆的孔段，这种方法操作方便，不需要特殊的灌浆工具设备，适用于灌浆量大的钻孔，并且可以进行高压灌浆，将浆液压入较小的地层孔隙和裂隙中去。这种方法不受孔深限制，一次可泵送大量水泥，但要严格控制水灰比，以防堵塞钻杆和水泵。②管往灌注法。当钻孔漏水，而地下水位又很低的情况下，可用管柱法灌浆堵漏。即利用管柱内水泥浆的自重，将水泥浆匪入漏失层位的孔隙或裂隙内进行胶结堵漏。如果漏失地层地下水的流速很高，而且钻孔超径现象严重(溶洞)时，可采用布袋灌注水泥浆的方法。③灌注器灌注法。大部分灌注器为活塞式。注浆时用钻杆把盛有浆液的灌注器下至漏失层位，开泵送水，利用水压将灌注器排浆阀打开，水泥浆则自动流入井内需要灌注的部位。盛浆管可沿活塞上下滑动，注浆时开动水泵，则高压水经钻杆进入活塞上部，推动盛浆管向上移动时，剪断阀门上的销钉，于是阀门被打开，水泥浆从盛浆管内被活塞挤出。④速效混合器灌注法。对于需速凝的浆液应采用速效混合器下入孔内所需地段，使水泥浆与速凝剂按一定比例在孔内混合后注入地层破碎带或裂隙中。为满足不同的灌浆量需求，有用水压法进行局部灌浆的孔内混合灌注器和用双泵双液压力灌浆的钻具。前者多用于灌浆量较小的堵塞，后者则广泛应用于灌浆量很大的基础工程灌浆或钻孔护壁堵塌。

(3)干料投入法。绝大多数钻孔中都充水，因而水泥浆经常被稀释而长期不凝固。为此，可采用干料投入法，再下入钻具搅拌挤压，使混凝物进入需要胶结堵塞的裂隙、溶洞中去速凝，常用的有干料投入法、水泥球投入法、袋装下料法等。

5.1.3 常用化学浆液护壁堵漏

(1)脲醛树脂浆液堵漏。脲醛树脂是尿素和甲醛水溶液合成的高分子聚合物。是一种水溶性树脂，在酸条件下能迅速凝固成具有一定强度的固结体，由于性能较好，原料易得，成本较低，加工方便，因而广泛用于复杂地层的钻孔护壁堵漏。近十多年来，我国在其改性、灌注设备与工艺方面积累了大量经验。这种浆液固化时间短(十几秒至数小时)，固化后有较高的机械强度，并对岩石有一定的粘结力。由于树脂固化前能溶于水，因而在地下活动剧烈的情况下不宜采用。灌浆时专用工具须保证两液严格分隔灌注并同步混合。

(2)“氰凝”浆液堵漏与护壁。“氰凝”是近十年来用于钻孔护壁堵漏的新型材料。这种材料遇水以后能立即发生化学反应，产生CO气体，使浆液发泡，发热膨胀，并最终生成一种不溶于水的有一定强度的泡沫凝胶体。

(3)随钴系列堵漏剂。随钻系列堵漏剂以刨花楠等植物胶为主要成分，复配聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、腐殖酸盐、羧甲基淀粉、海泡石、凹凸棒石、海带粉、皮革粉等几种成分制造而成。具有护壁效果好，堵漏成功率高，能随钻堵漏的优点，其最大特点是几乎不需停待时间，不影响钻井液的性能，对某些性能还有所改善，如果配合惰性材料堵大漏失会起到更好的效果。

除以上三种堵漏剂之外，工程钻探过程中常用的堵漏剂还有水玻璃浆液堵漏、高失水性堵漏剂、凝胶堵漏剂等。

5.2 套管堵漏

钻进过程中遇到天然裂缝、溶洞、断层、不整合地层、地层破碎带、级配较差的碎石土、杂填土层时，多发生裂隙性漏失。其漏失速度陕、数量多，通常只能用封堵或下入技术套管来解决。不过下入技术套管堵漏方法一般适用于浅部地层堵漏，其深度不宜超过50m。

6 结束语

在钻探过程中及时发现漏失类型，选择最佳堵漏方法和堵漏剂对缩短工程工期，节约钻探成本显得尤为重要。通过本文简单的阐述，让我们对钻孔漏失及其解决办法有了一个初步的了解，为云南地区地质工作者在野外钻探工作过程中提供参考建议。