煤田地質鉆探中鉆孔漏失及堵漏問題分析

王博

摘 要：就煤田地質鉆探作業狀態來看，鉆孔過程中經常會出現漏水、縮徑等問題，甚至會由于對下部巖層漏水處理不當，造成上部松散層垮塌限制鉆具運行，情況嚴重的還會直接導致鉆孔報廢。因此必須要不斷總結實踐經驗，確定煤田地質鉆探鉆孔漏失原因，然后選擇適應性最強的堵漏措施，為高效開采打好基礎。

關鍵詞：煤田鉆探；鉆孔漏失；堵漏

中圖分類號：TD265 文獻標志碼：A

煤炭作為重要社會生產能源，為滿足日趨上漲的需求量，近年來煤田開采技術在不斷更新，以求進一步提高開采作業效率。其中，重視地質鉆探鉆孔漏失問題的分析，做好堵漏處理，對實現煤田高效開采具有重要意義。尤其是面對復雜的地質條件，怎樣處理好鉆孔漏失為必須要解決的重點問題，提前根據分析結果選擇針對性強的措施進行防治應對，避免造成鉆孔報廢。

1 煤田鉆孔漏失影響

煤田地質鉆探鉆孔漏失為比較普遍的問題，但是其影響十分惡劣，也難以采取措施進行有效預防，尤其是多發生在松散巖層、裂隙發育地層以及斷層破碎帶等地層中。一旦出現孔漏問題，表現為孔內泥漿只進不出，在較短時間內發展成快速泄露，如果無法及時采取措施應對，很可能會造成孔內垮塌、卡埋鉆具，嚴重時鉆孔直接報廢，產生巨大的損失。例如某井田煤田地質勘探鉆孔階段發生孔漏問題，表現為各種沖洗液漏失，不僅延誤工期，還造成鉆具卡埋無法正常鉆孔，產生了嚴重的經濟損失。

2 鉆孔漏失問題產生原因

2.1 客觀原因

從客觀角度來分析鉆孔漏失問題產生的原因，即煤田地質與水文地質條件。巖層內孔隙環境、溶隙性環境、裂隙環境和上覆巖層含水情況等，均有可能造成漏失。案例中煤田由來到新地層依次為奧陶統峰峰組，厚度在245 m左右，多為石灰巖、白云質灰巖以及局部的泥質灰巖和石膏層。下二疊統山西組，厚度在70 m左右，多以泥質巖、石灰巖、砂巖和煤層為主，組成濱海平原沉積。中二同上石盒子組，厚度在520 m左右，多為砂巖、泥巖、砂質巖夾含礫中粒砂巖與泥質巖。鉆孔過程中發現，巖石空隙與裂隙非常發育，裂隙多不閉合，并且多分布在粗砂巖與細砂巖地層內，導致在作業階段出現沖洗液漏失問題。

2.2 主觀因素

從主觀角度來分析鉆孔漏失問題產生的原因，即沖洗液種類、鉆頭類型、沖洗方法、鉆孔工藝參數、鉆進速度以及操作技術等其中的一項或者多項，均有可能造成孔漏。案例中煤田勘探鉆孔作業中，泥漿配制、性能與漏失地層見匹配性差，而造成沖洗液漏失。其中應用的泥漿造漿土為峰峰土，配漿后泥漿比為1.5，并且黏度偏低，鉆孔時鉆井液液柱壓力大于地層壓力，再加上地層內本來就存在較多的裂縫，最終因為地層破裂壓力小于鉆井施工鉆井液液柱壓力，出現了漏失問題。并且，對于易漏地層條件，鉆孔時要嚴格控制好排量、泵壓、鉆速，該次鉆孔施工中因為操作不規范，出現了鉆速快、鉆壓大問題，最終因為施加的外力大于地層巖石破裂壓力，同時因為外力影響造成天然閉合裂縫開啟形成裂縫，而出現鉆孔漏失問題。相比客觀原因，主觀因素具有更高的可控性，同時也是預防漏失和堵漏的主要研究方向。

3 煤田鉆孔堵漏策略要點

3.1 增阻堵漏技術

如果鉆孔漏失發現及時，漏失情況比較輕微，則可以選擇應用增阻堵漏的方法處理。即利用非故結硬化泥漿注入漏失帶，達到提高漏失通道內液體流動阻力的目的，不斷縮小漏失通道斷面，或者是直接漏失通道全部堵塞，消除漏失問題后方可繼續鉆進。其中此種堵漏工藝常用的泥漿種類主要包括：

第一，稠泥漿。此類泥漿在靜止狀態下巖粉和黏土會沉淀，便可以對漏失通道進行堵塞，減少甚至消除漏失問題，但是必須要維持24 h以上的沉淀時間才可以達到堵漏效果。第二，高黏、高切、地相對密度泥漿。多選擇優質膨潤土造漿，同時添加適量的高聚物進行增黏與降失水，然后將其注入漏失段，其可以形成高密度且韌性強的泥皮，對微裂隙進行有效封閉，以免漏失問題繼續加劇。第三惰性充填材料泥漿。即向泥漿材料內添加各種形狀的惰性充填材料，利用此來對漏失通道進行封堵，消除漏失問題。并且惰性材料可以單獨或者復配使用，所選顆粒大小、粒度、形狀、數量以及級配等均會對最后的堵漏效果產生影響，其中利用粗顆粒形成骨架，小顆粒充填其中，具有最佳防滲漏效果，堵漏體系穩定性更高。第四，其他泥漿。向泥漿內添加適量的氯化鈣、水泥、水玻璃、聚丙烯酰胺和石灰乳等材料，制成不同種類泥漿材料，然后用于堵漏處理。不同種類的泥漿在堵漏處理中效果不同，需要根據實際條件來對比擇優選擇，達到最佳處理效果。

3.2 注漿固結技術

選擇適應性最強的泥漿材料注入漏失段，對漏失通道進行可靠封堵，避免孔漏問題進一步發展造成更大損失，維持鉆孔作業能夠繼續進行。從實踐經驗來看，注漿固結法適應性強，且形成的不漏失固結圈強度高，后續繼續鉆進時可以選擇的沖洗介質種類更多。其中，最為常用的固結硬化堵漏漿液為水泥漿液和合成樹脂漿液。

第一，水泥漿液。水泥作為基礎原料，添加拌合水制備。可以向其中適當添加速凝劑、減水劑、早強劑等外加劑，對漿液性能進行調節優化，提高漿液的實際應用適應性。水泥漿液在實際應用中材料來源廣泛、漿液性能可調節、成本較低、工藝簡單以及結石強度大，應用比較廣泛。但是要注意，想要達到預期的堵漏效果，必須要提供足夠大的泵送壓力，且要根據地下水條件調節施工工藝，避免漿液被地下水稀釋影響固結堵漏質量。

第二，合成樹脂漿液。如水玻璃漿液、脲醛樹脂漿液、聚丙烯酰胺漿液、不飽和樹脂漿液等化學漿液，主要以人工合成樹脂作為主要原料，通過固化劑作用來形成具有較大強度的固結物，對出現漏失的鉆孔位置進行封堵。

3.3 套管隔離技術

套管隔離也是比較常見的一種堵漏技術方法，相比其他技術工藝，此種方法牢固性更強，并且作用時間長，能夠有效適用于任何復雜地層條件，維持良好的堵漏效果。但是在選擇套管各類技術堵漏時要注意，提前對地層條件進行綜合分析，因為其對地層有嚴格要求，需要穿透復雜地層直接下到硬質地層上，避免出現斷、脫、下沉等事故。并且，套管下地時還需要換徑鉆進。

4 結語

煤田地質鉆探鉆孔漏失問題一旦出現，如果不能及時發現和采取可靠措施處理，必定會造成重大損失，必須要重視對此方面的研究。基于現場地層條件，選擇適應性最強的技術方法進行堵漏，將漏失造成的影響控制到最小，且為后續的鉆孔作業提供保障。

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