高聚物和惰性材料堵漏初探

高聚物和惰性材料堵漏初探1983~1984年,我们在川北某矿区进行勘探工作,最初是采用一般的泥桨和魔芋胶堵翻,未能解决钻孔汤坍问厄,使钻探施工受到形响,后来改用PHP低固相浆掖和情性材料堵翻,效果很好,台月效率比原来提高1.3倍,井故率下降四分之三。地质对钻探的影响该区出耳元古代火山岩系,由于多次受地质运动形晌,构造复杂,摺皱强烈,岩层片理、节理、裂隙发育。主要岩石有白云质灰岩、炭质灰岩、硅质岩和千枚岩,还有泥质与炭质岩、英安碎屑熔岩、凝灰岩、石英角斑岩、斜长花岗岩等。这种地层水敏性强,硬、脆、碎,软硬不均,倾角70一80。,给钻进带来了诸多困难。1983年施工的5个孔,设计孔深均在500米以上,由于钻孔漏失、坍垮、掉块、烧钻等原因,迫使其中3个孔中途停钻。例如2K1061孔,因井内坍垮等事故,开钻3个月,进尺仅225.15米,不得不提前终孔。通过总结分析,我们认为,在上述地层中钻进,孔壁自由裸璐面上会形成密布的渗漏网状裂隙与空晾。这种结构的孔壁,遇到非优质洗井液的冲刷,将会随液体向井壁渗漫、漏失,造成孔壁岩石不稳定.尤其会因颇繁升降钻具而产生激动压力的冲击,加剧压差诵失,加速井壁的破坏。可见,由此而形成的不完整孔壁,只是井壁坍、垮、掉的前提条件,而水的冲刷和液体向井璧裂缝中的漏渗、浸泡,特别是向井壁深处的翻失与授泡,则是井壁破坏的决定因素。基于上述认识,我们决定用优质浆液洗井,情性材料堵漏。堵漏措施一、用PHP低固相泥桨处理渗透性洲失1.配方与配制方法:向带有搅拌机的0.53米,木桶中,倒入清水约0.5米,,在搅拌过程中放入20公斤膨润土(四川三台县产.粒度为400目),拌匀后加入1一1.5公斤NaZCO,,继续搅拌30分钟后,加入PHP(分子t25o一350万,水解度25一30“石,浓度1%)浆液10公斤,松香酸钠2公斤(含量309。的水剂)。如果没有N卜CMC,可加入水泥1.5一2.5公斤,继续搅拌30分钟后,放到泥浆池中待用。2.性能:原浆诵斗枯度19一21秒,池浆21一23秒:失水,92~14奄升/30分钟;比重1.035一1.04.泥皮厚0.3一0.5毫米;pH值9一xo;胶体率98%;含砂量少于4%。3.效果:1984年,采用这种浆液洗井,所施工的9个钻孔,各项技术经济指标均获明显改善,效果较好。二、用情性材料处理中等和较大润失1.强压封闭法:现以槽子沟矿区1062孔的堵漏过程为例,介绍强压封闭法的配方及操作。第一次漏失发生在孔深127.59米处,孔内突然不返泥浆。经侧定分析,是套管下部82米深处漏失:77.50米深处孔段由于破碎,在上下钻的压力激动的作用下发生坍漏。针对这种情况,采用每桶(伟升容最)PHP池浆7.5一8.5公斤,胶状非水解PAM(分子量300一350万,水解度28%)1一1.5公斤,膨润土粉l一2公斤,甘蔗渣0.5一l公斤,核桃壳(1/3中粒,2/3细物1一1.5公斤,普通水泥(四川峨启产。425号)1一2公斤,棉子壳粉0.5~l公斤,混合配比的堵漏材料7桶,搅拌成粘糊胶状,用漏斗从井口管慢速倒入井内,士J子井口最后一级套管异径接头,合上立轴,接好机上钻杆。把事先准备好的浓PHP泥浆强压泵送孔内。泥浆配方为:水().5米’,膨润上粉60公斤,1%的PHP液剂8公斤,水泥2~3.5公斤,碱(Na:CO,、1.5一2.5公斤,松香酸钠2~3公斤(本应放纤维素,因现场无备料而未放)。泥浆的性能为:漏斗粘度50秒,pH值11。将上述浆液强压泵入井内,把已注入井内的惰性材料压注到钻孔的漏失裂隙中。被压注在漏失裂隙中的堵漏材料,除防止漏失外,还能在裂隙中对来自液柱的激动压力起缓冲作用,从而增强了井壁的稳定性。所以,在堵漏后能顺利扫孔到底,20分钟后洗井液返出井口,整个过程仅用两小时。第二次漏失发生在173.12米深处,井内只返回1/3的送浆。据分析,是井深74米处的套管头漏失和173.12米处的裂隙带漏失造成的。为此,采取以下堵漏配方:每桶(容量15升)用PHP低固相泥浆(池浆)7.5一8.5公斤,膨润土1一1.5公斤,胶状非水解PAMI~1.5公斤,皮革粉0.5一1公斤,核桃壳(细粒)l一1.5公斤,石棉纤维粉或云母粉1一1.5公斤,棉子壳0.5~l公斤,甘蔗渣0.5一1公斤,共配6桶,用上述同样方法泵注井内,使钻孔漏失立即停止,顺利地钻到442.77米终孔。2.岩心管容装送料堵漏法:该法的操作过程可分为以下几个步骤:①将普通钻具的岩心管烤干的下头(钻头部位),用膨润土与PHP泥浆混合的半干封泥糊住;②把上述配比的各种堵漏材料,从管子_上头(卸开异径接头)装入岩心管,上端也用封泥封住,并上好钻具;③将已装好的岩心管按通常程序下降到漏失部位,开泵用PHP低固相泥浆压出堵漏材料,使之充填裂缝。④当泵压表升高后又开始下降时,即可判定惰性材料已被压出,这时,慢慢回转几圈钻具.待井口返浆时,即可正常钻进。用这种方法也可灌送其他堵漏材料,而且比较省事。也可从钻头口部装料,即先装封泥,再装惰性材料,最后用封泥堵住下口。在操作过程中,应根据泵的压注能力,控制装料量。3.套管隔离配合PHP桨液顶漏钻进:实践证明,由于复杂层的偏失坍塌变化多样,所以,应灵活选择护壁堵漏方法。如1060孔,从开孔到终孔一直漏垮,并深28一36米漏失尤其严重,下三层套管隔离也未全面奏效,孔内只能返回少量浆液。后用35一38秒的PHP液洗井,快速顶漏钻进,直达305.43米终孔。4.投含惰性材料的泥球充填堵漏:如冲洗液基本偏光,并内无水位,则可断定属于孔底较大漏失。此时应立即向孔内投放含惰性材料的泥球,使其在孔内的堆积高度超过裂缝高度,然后用岩心管脑物嫩压捣实。在挤压过程中,要用管钳慢转钻具,使之加固。如钻进中仍然无水位。可重复上述工序。选用的堵漏材料,要有胶粘性和膨胀性。对于孔底上部的漏失段,可采用架桥堵翻法。几点认识1.PHP低固相泥浆有絮凝作用,可把岩粉排出孔外,同时也能携带凝积的岩粉进入漏失的裂隙,从而起到堵漏作用。其中的C0NHZ(酞胺基)能吸附于固相物的表面,形成润滑减阻膜,减少钻具运动阻力,提高转速和减少振动。当其渗漏到井壁裂蜘寸,它能对松散的顺垃产生胶结、吸附作用,形成一层保护膜,从而减少井壁由于裸礴而引起的翻失、坍塌、掉块、缩径等事故。2.所配用的惰性堵漏材料,由于有轻重之分,如石棉纤维粉、云母粉、核桃皮较重,会沉入底段,另一些较轻的材料则在偏上井段。当现场测漏位悦不够准确时,能提高堵翻的成功率。3.石棉纤维粉具有较好的遇水膨胀性,膨胀倍数可达到20倍左右。同时,它还有特殊的网状结构,纤维能交联贴附在井壁和钻杆上,形成一层套膜,有利于形成保护井壁的泥皮。它的细微光滑性使其易于流渗到孔壁裂缝中,在隙中裂解膨胀.堵塞漏失通道。贴附于钻具上的光滑纤维膜,对钻具起到减阻作用。核挑壳碎粒有较高的抗压强度.并能及时沉到井底,随同浆液进入井壁裂隙,起到堵漏作用。皮革粉、甘蔗渣、棉子壳等均有较好的遇水膨胀性,由于其重量较轻.可以漂浮在液面上,有利于堵住上部的漏失部位,并提高泥浆悬浮岩粉的能力。4.采用岩心管容装惰性材料压入孔内的方法,可使干粉材料塞入漏失通道,由于PHP及其他易胀材料遇水膨胀,可明显提高堵漏效果。随着时间的延迟,高聚合物逐渐溶胀,可长时间保持封堵效果。5.在此类坍漏地层中钻进.如发现进尺突然加快,一般就预兆着漏失和坍垮的出现,很可能立即或一、二个小班后发生坍漏。6.钻进中要随时注意井内泥浆的上返情况.如返浆量减少,要适量加入纤维素或石棉纤维粉等来提高浆液粘度,使之控制在25一50秒左右.并降低失水最,控制孔内的微漏。如浆液过浓,孔内翻失又不严重,可加0.5一3%的铁铬盐稀释,使之复恢正常。7.在金刚石钻孔中,由于孔壁环状间隙小,应尽量控制上下钻速度,必要时应进行回灌。钻进时,应适当控制钻具转速,应选择大水口钻头与环状间隙较大的级配孔径。8.应以防为主、防堵结合的方法治理坍漏。9·文中所述的惰性材料,具有货源广.价格低廉,对人体无害,易于长期存放的优点,有实用价值。高聚物和惰性材料堵漏初探@薛景昆$西南冶金地质勘探公司正1983～1984年,我们在川北某矿区进行勘探工作,最初是采用一般的泥浆和魔芋胶堵漏,未能解决钻孔漏坍问题,使钻探施工受到影响,后来改用PHP低固相浆液和惰性材料堵漏,效果很好,台月效率比原来提高1.3倍,井故率下降四分之三。地质对钻探的影响该区出露元古代火山岩系,由于多次受地质运动影响,构造复杂,褶皱强烈,岩层片理、节理、裂隙