摘要：地质钻探是利用一定的钻探机械设备和工艺取得地表以下岩矿心，为地质和矿产资源参数做出可靠评价的一项地质工程。通过地质钻探取心，可直接揭露地层深部岩矿心性质，为地质找矿提供直观而准确的依据。地层漏失是地质钻探施工过程中最常见的问题，对地质钻探工作有很大的影响，需引起地质钻探工作者的注意。根据地层漏失的特点可将地层漏失的类型分为三种，即“渗透性漏失”;“裂缝性漏失”和“溶洞性漏失”。应对这三种漏失应采用不同的堵漏方法。目前常采用的的堵漏技术，根据其技术特点可分为四种:“稠浆堵漏”、“桥塞堵漏”、“化学固结堵漏”、“套管或膨胀管隔离堵漏”。在不同的地层中，这四种堵漏方法取得的效果是不相同的，施工中应结合地层漏失的特点，灵活使用。
关键词：地质钻探；堵漏技术；应用实践
1漏失地层分类及特点
1.1渗透性漏失
由高渗透的砂岩地层或砾岩地层引起钻井液的漏失称为渗透性漏失。在井内压差的作用下钻井液将会漏入岩层孔隙里，但泥饼的形成会阻止或减弱其漏失的程度，因而渗透性漏失的漏速不大，一般在10m3/h以内，表现为钻井液池的液面缓慢下降。
1.2裂缝性漏失
可分为地层自然裂缝和由钻井液压力将地层(灰岩和砂岩等)压开所形成的裂缝。在自然裂缝发育的地层中钻井，都会发生不同程度的钻井液漏失。在破碎带地层中钻进时，常会随着井下憋跳、钻速加快等现象的出现而发生井漏。由地层破裂引起的漏失，主要发生在天然裂缝较少、渗透性不是很好的地层，漏失压力即破裂压力。裂缝性漏失速度变化范围比较大，其漏速一般在20～100m3/h不等，表现为钻井液池的液面迅速下降。
1.3溶洞性漏失
由溶洞性地层引起钻井液的漏失称为溶洞性漏失，这类漏失一般出现在灰岩地层。当钻遇溶洞时，会发生钻具放空，有时会达4～5m，随之循环失灵，钻井液只进不出。漏速一般在100m3/h以上，井漏后往往会造成井喷或井塌卡钻事故，属最严重的井漏。
2我国地质钻探堵漏技术的现状分析
2.1增加浆液粘稠度的堵漏技术
这种堵漏技术主要采用的手段是:通过增加钻井浆液的粘稠度和切力，增大其在地层漏失通道的流动的阻力，最终使得钻孔内的液柱压力与地层压力达到平衡，从而实现堵漏的目的。典型的增加浆液粘稠度的堵漏方式有:“静止堵漏”、“无机凝胶堵漏”等。目前这种堵漏技术主要应用在漏失较小且孔壁无明显的承压要求的地层上。
2.2桥塞式堵漏这种堵漏技术
主要采用手段是：在近孔壁堆放架桥材料，有时也可以选择在地层的内部合适深度的喉道处进行堆积。然后使得桥接材料逐渐形成桥梁，纤维材料逐渐构成拉筋;小颗粒材料进一步填充而形成泥饼，从而实现阻止浆液的进一步流出的目的。典型的桥塞式堵漏技术有:“高失水堵漏”、“暂堵材料堵漏”等。目前这种堵漏技术主要应用于漏失通道特征比较明显的地层上。
2.3化学材料固结堵漏
这种堵漏技术采取的手段比较简单，即将堵漏所应用的化学材料泵入漏失层段，待化学材料固结后，在漏失通道内形成胶塞，从而将漏失通道彻底封堵，达到堵漏的目的。典型的化学材料固结堵漏的技术有:“水泥堵漏”、“脲醛树脂堵堵漏”等。但需要说明的是:这种方法的需要准确的计算替水量，严格控制浆液配方等，工艺比较复杂，且停待时间长，成功率低。
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2.4套管或膨胀管、摘脱管隔离堵漏
这种堵漏方式的操作机理比较简单，通过向漏失地层钻孔、扩孔等手段，然后下入套管或膨胀管将漏失层隔离，形成稳固的孔壁而达到堵漏的目的。在钻遇溶洞，破碎带等恶性漏失地层时，通过下套管隔离堵漏可以取得很好的护壁堵漏效果。然而使用套管堵漏也存在着需更换钻孔口径、花费大量时间进行扩孔，下套管等，施工效率低。
3地质钻探堵漏新技术及其实践应用
对于地质钻探堵漏技术的研究，我国投入了大量的人力与物力。但至今依然没有研究出有效应对“长裸眼”、“多层段漏失”以及“恶性漏失”的办法。而在堵漏技术方法的研究与实践上，石油堵漏技术却有了突飞猛进的发展。但，由于地质钻探的特殊性，其对于钻孔直径的要求，钻探方法的要求以及钻探工艺的要求都与石油钻探有着很大的不同，而这就导致了其不能很好地适用石油钻探堵漏的方法。但在结合地质钻探特殊性的基础上，我国的科研机构研究出了三种新型的钻探堵漏技术，分别是:“高强度快失水堵漏技术”、“高强度化学触变堵漏技术”、“溶胀型随钻堵漏材料”。这些技术都有着自身不同的特点。
3.1高强度快失水堵漏技术
这种堵漏技术的原理是:通过化学调配的堵漏液在压力作用下会迅速失水的特征，使堵漏液在被填充进漏失通道内时能够快速形成密度较高的堆积物，从而有效阻隔漏失通道。堵漏剂配方的选择主要通过对拉筋原材料、架桥原材料、助滤剂进行正交试验，选出最优配方。然后采用机械复合、材料活化等处理手段，得到快速失水堵漏剂。同时需要强调的是:由于要考虑地层孔隙承受压力的能力，这种技术主要被应用于五毫米以下的漏失孔。在实践中，为了提高这种技术的应用，可以在堵漏液中添加一些不同形状，不同粒度的惰性架桥材料，以提高堵漏的成功率。
3.2高强度化学触变堵漏技术
这种堵漏技术的原理是:通过化学触变剂与无机触变剂的化学反应而形成凝胶状态的新物质，从而有效阻隔漏失孔。其具体的操作过程是:首先向漏失孔段泵入化学触变剂，这次注入的目的是利用化学触变剂的剪切稀释作用来稀释漏失通道内的水分，以防止在其后注入的无机触变材料被水稀释。然后在注入无机触变材料，通过二者的结合形成凝胶物质。综合上述特性可以看出:这种技术手段主要被应用与漏失尺寸较大的情况。而需要特殊强调的是其对于含水的恶性漏失也能起到一定的效果。
3.3溶胀型随钻堵漏材料研究
这种堵漏技术的原理是:利用溶胀型堵漏材料吸水膨胀的特征，将溶胀性材料填充进漏失通道内，采用注水或让其自由吸水的方式使其迅速膨胀，从而达到有效地阻隔漏失孔，同时也可以增加孔壁的承受度，不至于发生二次漏失。这种材料对于研制技术的要求较高，因而目前在国内外的应用不是很广，其要求:在利用“交联度”与填充材料结合控制膨胀率与膨胀时间的基础上，是填充材料承担支撑剂的作用，防止在拉伸或挤压的过程中出现断裂的情况，即在拉伸过程中利用聚合物的氢键作用使得分子链发生延展，增加材料韧性，使其不发生断裂。而在挤压过程中，粒状物质和片状物质能够起到缓冲和支撑作用，从而增加强度，使分子链不被压力摧压变形而导致断裂。综上，这种堵漏技术虽然先进，但由于其制作工艺复杂，距离其投入实践尚需要一段时间。
4结论
地层漏失是地质钻探，乃至石油、天然气、地热等所有钻探中经常遇到的共同问题。据统计全世界油井井漏发生率占钻井总数的20%～25%，成为钻井中遇到的最为棘手的问题，造成钻井成本的大幅提高，常给施工者造成数以百万的经济损失。地质岩心钻探虽然没有全面统计，但钻孔漏失仍然是制约提高钻探效率的主要瓶颈问题之一。
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论文作者:刘国权
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/6
标签：漏失论文; 地层论文; 技术论文; 地质论文; 材料论文; 裂缝论文; 溶洞论文; 《基层建设》2016年第33期论文;