水玻璃与氯化钙双液堵漏方法在社垌矿区的应用

郑明珠

摘 要：钻孔漏失会给钻进工作带来诸多不利，解决方法不当既会影响工程进度，又会遭受经济损失，甚至会造成孔内事故。因此，及时发现钻孔漏失的原因及类型，找到合适的解决办法具有非常重要的现实意义。该文介绍了一种使用水玻璃与氯化钙双液堵漏方法，并对其堵漏原理及施工工艺进行阐述。根据社垌矿区十余个漏失钻孔的堵漏效果来看，该方法具有堵漏成功率高、施工简单、安全可靠、堵漏速度快的特点，非常适合推广应用于小裂隙漏失的钻孔。

关键词：钻孔漏失 水玻璃与氯化钙 堵漏 岩心钻探

中图分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（a）-0059-01

钻探过程中钻孔漏失现象时有发生，目前常见的堵漏方法有：泥浆堵漏、水泥堵漏、化学浆液堵漏、套管堵漏。套管堵漏是最可靠的护壁堵漏措施，但又是最贵、最麻烦的，而且在复杂地层且位置较深的情况下，下人套管费时费力，往往要下几级套管，事故隐患多。水泥堵漏风险大、耗时长，适用于大裂隙或者溶洞类漏失。该文主要介绍水玻璃与氯化钙堵漏方法在广西苍梧社垌矿区的应用。

1 矿区地质概况

广西苍梧社垌多金属矿区设计钻孔孔深300～1 000m，多数钻孔孔深600～900m。该矿区的地层岩性主要为砂岩、泥质粉砂岩、硅质砂岩、石英闪长斑岩及花岗闪长斑岩等。在施工过程中钻孔穿过多层破碎带，矿化带、钻孔常发生冲洗液漏失、钻进阻力大，岩石破碎回次进尺低、钻头寿命短等问题，严重的影响了施工效率，也加大了钻探施工成本。该矿区出现的漏失类型主要为天然小裂隙漏失。矿区内所有施工的钻孔均发生过不同程度的漏失，少数钻孔发生了轻微漏失，部分钻孔发生了中等漏失，个别钻孔则漏失严重，导致无法正常钻井，必须停钻进行堵漏。

2 水玻璃与氯化钙堵漏原理

本堵漏方法是向需要堵漏的钻孔中分别注入用聚丙烯酰胺稠化的水玻璃溶液和氯化钙溶液，中间加注适量隔离液的方法，使两种溶液在漏失地层相遇，反应生成硅酸钙及聚丙烯酸钙衍生物等复合沉淀，堵塞地层中的漏失部位。水玻璃与氯化钙在地层中反应如下：

Na2SiO3+CaCl2=CaSiO3↓+2NaCl

水玻璃在堵漏剂中还起粘结作用，水玻璃的粘结作用为氧化硅溶胶变成氧化硅凝胶的过程。也就是说，水玻璃与被堵材料进行脱水反应形成氢键时，从溶液中析出SiO2胶体，这种新生的具有极大活性的SiO2能将被堵物体与其粘结起来。

3 配合比

见表1。

4 施工工艺

按照表1的配合比，先用1：1的水分别溶解水玻璃和氯化钙，然后往水玻璃溶液中加入聚丙烯酰胺和木糠搅拌均匀。将绳索取心钻具提升至钻孔漏失部位以下约3m处，利用绳索取心钻杆作为通道，倒入水玻璃和聚丙烯酰胺、木糠的混合溶液约200L，再倒入15L浓的聚丙烯酰胺浆液作为隔水塞，目的是避免水玻璃与氯化钙在钻杆内过早反应而达不到封堵漏失层的目的。再使用泥浆泵泵入200L的氯化钙溶液，最后再压入150L的冲洗液将氯化钙、水玻璃压入到漏失部位混合。混合过程中反应生成不溶于水的沉淀物后被聚丙烯酰胺絮凝连接在一起，再加上木糠的架桥作用，从而达到很好的堵塞钻孔漏失通道的目的。

5 现场应用效果

该矿区所有钻孔在钻进过程中都会出现不同程度的漏失。现以ZK4421钻孔堵漏试验为例进行介绍。该孔漏失情况：ZK4421钻孔在钻至孔深55 m处，泵压下降，伴随返水量明显减少后出现不返水现象；经检查孔深55～58 m的岩心，判断出此段地层裂隙发育，岩石破碎。

按照以上堵漏方法进行堵漏，该孔堵漏全过程仅需要3～4个小时，其中包括堵漏材料加强所停留的时间。经该方法堵漏后，全孔返水，大大节省了冲洗液的成本及配置时间。使用该堵漏方法的优点如下

（1）无需提钻，大大节约辅助时间，直接按照一定的比例及程序注入钻杆，无须担心钻杆被粘卡住。

（2）与水泥封堵方法相比，该方法劳动强度低、可操作性强、占用时间少、风险及成本低。

经ZK4421钻孔堵漏试验成功后，使用该方法对矿区10个漏失钻孔进行堵漏，都已获得成功。经该方法堵漏后的钻孔冲洗液上返情况良好，最少达到70%的上返率，最高上返率达到95%，通常能达到90%以上，成功率很高。

6 结语

（1）水玻璃-氯化钙双液灌浆堵漏方法的原理是利用这两种物质的化学反应生成不溶于水的硅酸钙封堵裂隙，木糠与聚丙烯酰胺的桥架作用，使得堵漏效果更加的明显。

（2）使用该进行堵漏成功后，可在冲洗液中适当添加随钻堵漏剂以加强裂隙的封堵。

参考文献

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