(四)、加大钻头与扩孔器外径后所用的泥浆
这里有三个前提条件:一是,绳索取心钻进;二是,施工钻孔必须采用泥浆作冲洗液;三是,深孔作业。本文第二部分(冲洗液的配制)所推荐的泥浆,基本上都可以根据地层选用。也就是说,大部分普通双管钻进所用的泥浆,也可以在绳索取心钻进中使用。其弊病在于,容易在钻杆下部内壁结垢,在取心捞取内管时影响捞矛的下入。实践中应不断摸索经验,在根据地层调整泥浆性能指标的基础上,尽可能避免钻杆内壁结垢,以减少因捞矛难以下入而被迫起大钻的次数。 (五)、加大钻头与扩孔器外径后会不会影响套管护孔?
套管与扩孔器外径间隙明细表 单位:mm
系 列 89 73 58 外径 89 73 58 套 管 内径 81 63 49 壁厚 4 5 4.5 75 59 钻头外径 扩孔器外径 套管与扩孔器间隙 加大后 1.5 2.5 加大前 加大后 加大前 加大后 加大前 77.5 61.5 75.5 59.5 78 62 2.75 3.75 从表中可以看出,φ75mm口径的绳索取心,钻头加大后,扩孔器外径加大到φ78mm,与φ89mm套管(内径φ81mm)还有1.5mm的环状间隙:φ59mm口径的绳索取心,钻头加大后,扩孔器外径加大到φ62mm,与φ73mm套管(内径φ63mm)还有2.5mm的环状间隙。不会影响套管护孔。
五、复杂地层的漏失治理 (一)、套管隔离法
1、用于上部坡积层的隔离
一般为几米到十余米,有时需数十米,需要提醒的是,不要见到稍完整的岩石就下入。有时刚下入孔口管,则又遇到破碎岩石或坡积物,不得不将套管拔出扩口,重新下入。因为在坡积层内,可能存在漂石、滚石等。在判断所取岩心确属基岩时(可让地质人员帮助鉴别),方可将孔口套管下入。
2、用于上部漏失层的隔离
浅孔在100米之内,深孔(设计孔深超过600米的钻孔)在200米之内,遇到较严重的漏失层(不反水或反水量不足50%),不必在上部反复堵漏。实践证明,在上部复杂地层中反复堵漏,费工、费时,提高了成本,影响了效率,不如尽早扩孔下套管。
为什么:一是,下套管是最可靠的堵漏方法;二是,下套管只有在上部孔段有这一优势;三是,算时间帐、算经济帐都合算。目前,为什么很多机长不愿这样作?一是,存在侥幸心理,总是想着堵了这一段下部就没有了;二是,怕套管下入孔内后拔不上来;三是,事先没有这方面的准备。不果断处理的结果,则是:浪费了时间、降低了效率、提高了成本,且影响到下部孔段的
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施工。
3、“飞管”的应用条件
“飞管”也是套管,一般不要轻易采用,无奈时也可以作为一种护孔手段。在深部遇到严重漏失时,伴有坍塌、掉块,担心卡钻,影响施工,经封堵效果不好,可下入少量“飞管”,变径后继续施工至终孔。上部孔段一般不宜采用“飞管”,以免引起后患。 (二)、高粘泥浆法
1、用于治理蚀变破碎带漏失
方法:在泥浆中加入经烧碱处理的榆树皮粉或pw植物胶,使泥浆粘度增至25-30秒,有较好的治漏护壁效果。
2、用于治理长孔段全泵漏失 A、泥浆配制程序:
a.先按土粉:水=1︰3的比例配制成一定量的无碱泥浆。 b.按无碱泥浆量的2/3配制碱水(加碱量按土粉重量的1/10)。 B.泵入孔内程序: a.先把无碱泥浆泵入孔底。 b.再把碱水泵入孔底。
(因泥浆和碱水混合后将形成高粘度浆液,不易泵入,所以要求分别泵入) C.堵漏原理:
无碱泥浆中的钙般土与碱水中的高浓度钠离子,在孔底混合后,迅速进行离子交换,形成高粘度泥浆,将漏失通道堵塞。
(如果堵漏效果仍不理想,可在无碱泥浆中加入锯末、棉籽皮、花生壳等惰性材料) (三)、水泥灌注法
1、金刚石小口径钻孔对堵漏水泥浆的要求
流动性好(可泵性好)、候凝期短、早期强度高、粘结强度高。 2、水泥速凝剂
A.常用速凝剂:氯化钙、食盐(氯化钠)、水玻璃、纯碱、石膏、硫酸钠等。
B.几种速凝剂用量:氯化钙(用得最普遍,效果较好的速凝剂)1-3﹪、水玻璃2-3﹪、石膏5-7﹪。
3、水泥速凝早强剂
常用水泥速凝早强剂:三乙醇胺类复合剂(即三乙醇胺0.03-0.05﹪+氯化钠0.5-1.0﹪)、硫酸盐复合剂(硫酸钠3﹪+食盐1﹪+重铬酸钾0.05-1.0﹪)。
4、经验配方
普通水泥(最好为425#)在水灰比0.45-0.5的前提下,加入三乙醇胺0.05﹪+食盐0.5﹪,效
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果良好。泵入后,候凝38-40小时,可取出硬度2-3级的灰心。
(以上百分比﹪,均按水泥重量的比例加入。水泥速凝早强剂加入量,夏季可适量减少;冬季可适量增加。)
(四)、惰性材料投入法
1、适用地层:漏失严重的较大裂隙层。 2、操作程序:
A、先配制一定量水灰比为0.6左右的水泥浆。
B、将惰性材料(锯末、棉籽皮、花生壳粉等)单一或混合后用水浸透。
C、将水泥浆从孔口泵入,同时从孔口投入惰性材料,使之同水泥浆一起冲至孔底(因钻孔严重漏失,孔内无水)。
D、水泥浆全部泵入后,再向孔内泵入泥浆,至泥浆反出。
E、在套管上接一与立轴钻杆连接的变径接头(脑袋),继续开泵,憋足泵压,迫使惰性材料同水泥浆一起进入漏失通道。
F、等候2小时后,下钻扫孔,即可看出效果。
提示:对这种全漏失(不反泥浆)的大裂隙孔段,不可小视。有时堵漏一次,需要数十袋水泥,数麻袋惰性材料。所以,只能在必要时采用。 (五)、化学浆液堵漏法
1、脲醛树脂治理长孔段漏失
A、材料:301脲醛树脂、硫酸(一般采用浓度为60%)或盐酸、草酸。 B、原理:脲醛树脂加入硫酸(或盐酸、草酸)后产生固化,瞬间堵塞漏失通道。 C、加入量:一般硫酸10﹪、盐酸15﹪、草酸10﹪(参考值,因和酸的浓度、当时气温有关,现场必需先作试验)。
D、灌注工具:必需使用专用灌注器。
E、扫孔:灌注后1小时即可扫孔(1小时的固化强度可达最高值的一半)。 2、不饱和聚脂树脂堵漏
A、材料:306树脂、191树脂等、水泥。
B、原理:树脂与水泥混合后可制成塑性球丸,并逐步固化,在未固化前,捣(挤压)入裂隙,堵塞漏失通道。
C、配比:树脂:水泥=1:2.5-3(重量比)
D、操作: 在漏失严重、裂隙较大时,根据孔段长短,裂隙大小,在现场制作一定数量的球丸(球丸大小以能顺利投入孔底为原则),一个一个连续投入孔内,下钻捣挤,待凝固后(视现场所留球丸的凝固强度,判断孔底球丸是否凝固),即可扫孔。
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E、提示:此方法简单易行,堵漏效果好,一次用树脂量一般不超过20㎏,且成本不高。但要记清,用不饱和聚脂树脂。没有306、191,也可用其它不饱和聚脂树脂代替。制作球丸时,不可用手直接操作,要戴橡胶手套。 (六)、优质泥浆护孔法
采用聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆(有时加入适量腐植酸钠或腐植酸钾),以榆树皮粉、CMC、PW植物胶等为主的无固相冲洗液,基本可满足复杂地层钻进的需要。有关泥浆的配方、性能,上面已经写明,不再赘述。
参考文献:
1.《金刚石钻探手册》
中国工程院院士刘广志主编,1991年12月地质出版社北京第一版; 2.《超深孔地质钻探信息资料专辑》
国际岩石圈计划第4协调委员会陆壳钻探中方联络员刘广志院士主编,1988年1月1日内部发行;
3.《钻孔护壁堵漏与减阻》
中南矿业学院曾祥熹教授等编著,1981年9月地质出版社出版。
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