煤田地质钻探中钻孔漏失及堵漏问题分析

摘 要：就煤田地质钻探作业状态来看，钻孔過程中经常会出现漏水、缩径等问题，甚至会由于对下部岩层漏水处理不当，造成上部松散层垮塌限制钻具运行，情况严重的还会直接导致钻孔报废。因此必须要不断总结实践经验，确定煤田地质钻探钻孔漏失原因，然后选择适应性最强的堵漏措施，为高效开采打好基础。

关键词：煤田钻探；钻孔漏失；堵漏

中图分类号：TD265 文献标志码：A

煤炭作为重要社会生产能源，为满足日趋上涨的需求量，近年来煤田开采技术在不断更新，以求进一步提高开采作业效率。其中，重视地质钻探钻孔漏失问题的分析，做好堵漏处理，对实现煤田高效开采具有重要意义。尤其是面对复杂的地质条件，怎样处理好钻孔漏失为必须要解决的重点问题，提前根据分析结果选择针对性强的措施进行防治应对，避免造成钻孔报废。

1 煤田钻孔漏失影响

煤田地质钻探钻孔漏失为比较普遍的问题，但是其影响十分恶劣，也难以采取措施进行有效预防，尤其是多发生在松散岩层、裂隙发育地层以及断层破碎带等地层中。一旦出现孔漏问题，表现为孔内泥浆只进不出，在较短时间内发展成快速泄露，如果无法及时采取措施应对，很可能会造成孔内垮塌、卡埋钻具，严重时钻孔直接报废，产生巨大的损失。例如某井田煤田地质勘探钻孔阶段发生孔漏问题，表现为各种冲洗液漏失，不仅延误工期，还造成钻具卡埋无法正常钻孔，产生了严重的经济损失。

2 钻孔漏失问题产生原因

2.1 客观原因

从客观角度来分析钻孔漏失问题产生的原因，即煤田地质与水文地质条件。岩层内孔隙环境、溶隙性环境、裂隙环境和上覆岩层含水情况等，均有可能造成漏失。案例中煤田由来到新地层依次为奥陶统峰峰组，厚度在245 m左右，多为石灰岩、白云质灰岩以及局部的泥质灰岩和石膏层。下二叠统山西组，厚度在70 m左右，多以泥质岩、石灰岩、砂岩和煤层为主，组成滨海平原沉积。中二同上石盒子组，厚度在520 m左右，多为砂岩、泥岩、砂质岩夹含砾中粒砂岩与泥质岩。钻孔过程中发现，岩石空隙与裂隙非常发育，裂隙多不闭合，并且多分布在粗砂岩与细砂岩地层内，导致在作业阶段出现冲洗液漏失问题。

2.2 主观因素

从主观角度来分析钻孔漏失问题产生的原因，即冲洗液种类、钻头类型、冲洗方法、钻孔工艺参数、钻进速度以及操作技术等其中的一项或者多项，均有可能造成孔漏。案例中煤田勘探钻孔作业中，泥浆配制、性能与漏失地层见匹配性差，而造成冲洗液漏失。其中应用的泥浆造浆土为峰峰土，配浆后泥浆比为1.5，并且黏度偏低，钻孔时钻井液液柱压力大于地层压力，再加上地层内本来就存在较多的裂缝，最终因为地层破裂压力小于钻井施工钻井液液柱压力，出现了漏失问题。并且，对于易漏地层条件，钻孔时要严格控制好排量、泵压、钻速，该次钻孔施工中因为操作不规范，出现了钻速快、钻压大问题，最终因为施加的外力大于地层岩石破裂压力，同时因为外力影响造成天然闭合裂缝开启形成裂缝，而出现钻孔漏失问题。相比客观原因，主观因素具有更高的可控性，同时也是预防漏失和堵漏的主要研究方向。

3 煤田钻孔堵漏策略要点

3.1 增阻堵漏技术

如果钻孔漏失发现及时，漏失情况比较轻微，则可以选择应用增阻堵漏的方法处理。即利用非故结硬化泥浆注入漏失带，达到提高漏失通道内液体流动阻力的目的，不断缩小漏失通道断面，或者是直接漏失通道全部堵塞，消除漏失问题后方可继续钻进。其中此种堵漏工艺常用的泥浆种类主要包括：

第一，稠泥浆。此类泥浆在静止状态下岩粉和黏土会沉淀，便可以对漏失通道进行堵塞，减少甚至消除漏失问题，但是必须要维持24 h以上的沉淀时间才可以达到堵漏效果。第二，高黏、高切、地相对密度泥浆。多选择优质膨润土造浆，同时添加适量的高聚物进行增黏与降失水，然后将其注入漏失段，其可以形成高密度且韧性强的泥皮，对微裂隙进行有效封闭，以免漏失问题继续加剧。第三惰性充填材料泥浆。即向泥浆材料内添加各种形状的惰性充填材料，利用此来对漏失通道进行封堵，消除漏失问题。并且惰性材料可以单独或者复配使用，所选颗粒大小、粒度、形状、数量以及级配等均会对最后的堵漏效果产生影响，其中利用粗颗粒形成骨架，小颗粒充填其中，具有最佳防渗漏效果，堵漏体系稳定性更高。第四，其他泥浆。向泥浆内添加适量的氯化钙、水泥、水玻璃、聚丙烯酰胺和石灰乳等材料，制成不同种类泥浆材料，然后用于堵漏处理。不同种类的泥浆在堵漏处理中效果不同，需要根据实际条件来对比择优选择，达到最佳处理效果。

3.2 注浆固结技术

选择适应性最强的泥浆材料注入漏失段，对漏失通道进行可靠封堵，避免孔漏问题进一步发展造成更大损失，维持钻孔作业能够继续进行。从实践经验来看，注浆固结法适应性强，且形成的不漏失固结圈强度高，后续继续钻进时可以选择的冲洗介质种类更多。其中，最为常用的固结硬化堵漏浆液为水泥浆液和合成树脂浆液。

第一，水泥浆液。水泥作为基础原料，添加拌合水制备。可以向其中适当添加速凝剂、减水剂、早强剂等外加剂，对浆液性能进行调节优化，提高浆液的实际应用适应性。水泥浆液在实际应用中材料来源广泛、浆液性能可调节、成本较低、工艺简单以及结石强度大，应用比较广泛。但是要注意，想要达到预期的堵漏效果，必须要提供足够大的泵送压力，且要根据地下水条件调节施工工艺，避免浆液被地下水稀释影响固结堵漏质量。

第二，合成树脂浆液。如水玻璃浆液、脲醛树脂浆液、聚丙烯酰胺浆液、不饱和树脂浆液等化学浆液，主要以人工合成树脂作为主要原料，通过固化剂作用来形成具有较大强度的固结物，对出现漏失的钻孔位置进行封堵。

3.3 套管隔离技术

套管隔离也是比较常见的一种堵漏技术方法，相比其他技术工艺，此种方法牢固性更强，并且作用时间长，能够有效适用于任何复杂地层条件，维持良好的堵漏效果。但是在选择套管各类技术堵漏时要注意，提前对地层条件进行综合分析，因为其对地层有严格要求，需要穿透复杂地层直接下到硬质地层上，避免出现断、脱、下沉等事故。并且，套管下地时还需要换径钻进。

4 结语

煤田地质钻探钻孔漏失问题一旦出现，如果不能及时发现和采取可靠措施处理，必定会造成重大损失，必须要重视对此方面的研究。基于现场地层条件，选择适应性最强的技术方法进行堵漏，将漏失造成的影响控制到最小，且为后续的钻孔作业提供保障。

参考文献

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