除了少数特殊工艺井在局部地层施工时采用气体和泡沫替代钻井液外,绝大多数井型都是依靠液体钻井液实现钻井的功能。由于不同区域岩性和地质成因存在很大差别,导致不同井型的钻井液在类型和药品配方等方面存在很大不同。有水基钻井液和油基钻井液的区别;有分散钻井液、聚合物钻井液以及油包水钻井液等多种更加具体的钻井液类型。漏失是所有钻井过程中都不愿意看到却又很难避免的问题,漏失量的大小会对钻井施工发生深远的影响。尤其是当发生大规模的井漏时,由于泥浆流失过多,势必造成泥浆材料消耗过大,同时容易引发井下出现压差卡钻、坍塌卡钻等复杂情况,甚至引起井涌、井喷等恶性事故。
1 井漏发生的原因及漏失类型
1.1井漏的原因。各种岩性的地层中都有可能发生井漏,井漏按通道形成的原因主要有两种。一种是地质因素形成的自然通道,另一种是人为因素形成的漏失通道。自然通道存在于地层的孔隙、裂缝和溶洞中,是天然存在而无法避免的;人为因素是在施工的过程中,人为造成施加的外力大于地层岩石的破裂压力或者人为使天然闭合裂缝开启而形成新的裂缝,是施工过程中尽量要避免发生的情况。
1.2 漏失的类型
按漏失通道的形状,可以分成孔喉、裂缝、洞穴及混合型。
2 漏失与滤失的区别及联系
2.1 漏失与滤失的区别。井漏是指在钻井、固井、测试等各种井下作业中,工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等)在压差作用下漏入地层的现象。钻井液漏失是钻井作业中的一种常见的井下复杂情况,应当尽可能予以控制。滤失是指在压力差作用下,钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或孔隙中渗透,称为钻井液的滤失作用[1]。滤失量是钻井液正常的性能指标,它的大小,会对不同地层产生不同影响。滤失量要适当控制,根据岩石特点、井深、井深结构以及钻井液类型来确定。
2.2 漏失与滤失的联系。漏失同滤失有很大的联系,特别是在有漏失的地层,漏失和滤失是同时发生的。二者同为泥浆体系中液体的缺失,在微漏和小漏的情况下,如果泥饼致密、造壁性好,漏失速度会有所降低甚至会停止漏失。在漏失严重的情况下,受地层应力以及漏失通道的影响,光靠增强泥饼致密程度、降低泥浆滤失无法有效地控制漏失,有时反而会因为泥浆性能的大幅度变化,井壁上虚泥饼增厚,造成缩径、粘卡等复杂情况。在这种情况下,需要运用多种堵漏手段方能解决漏失的问题。
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首先不同地层打井机提高钻进效率技巧,不同的打井工具的使用寿命和工作能效也是不一样的:回转和循环洗井部分的结构与用压缩空气洗井的转盘回转式打机基本相同,所用钻头为碳化钨球齿钻头或牙轮钻头等。风动潜孔锤钻机可用于硬岩层深井的钻进,钻进速度高,且打井速度不因钻进深度的增加而降低,钻出的井孔较直。为了适应不同地层钻进的需要,提高钻进效率,水井钻机正向多用途钻机及全液压传动与操纵的方向发展:即一台钻机备有多种设备和附件,可采用冲击式、回转式和潜孔锤等多种打井方式;还可采用泥浆洗井、压缩空气洗井和正、反循环洗井等方法。
沉井法排水施工,所需施工机具有:卷扬机、运输机械、排水机具、加压防斜设备等。适宜第四系松散层,涌水量不大、流砂层较薄。
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1、透水性差的岩层中找透水性好的岩层
在一些火成岩层或变质岩分布的山区找水,打井基岩深部如无构造裂隙发育,其透水性很差,而基岩上部由于长时间遭受风化,形成裂隙发育透水性良好的深厚风化壳,在风化壳中以及在山坡山麓的残积壤积层中,发现有空隙和裂隙水。
2、分散中找集中
在裂隙分布不均匀的岩石中找水,要利用岩石裂隙的不均匀性。寻找裂隙最发育的地方,例如在岩脉附近。岩脉是伴随火山活动或其它构造运动入侵于周围岩层的岩体。由于岩脉的入侵,打井使其周围的岩石破碎,产生较密集的裂隙而储存地下水。
3、透水性好的岩层中寻找透水性差的岩层
在岩石裂隙发育,透水性好的山区(石灰地区)找水,因岩石透水性好,降水沿裂隙渗入很深,地下水埋深数十米到数百米,在居民点分散的山区打这样的深井,目前存在一些困难。在这样的地区找水要尽力寻找浅部隔水层或相对隔水层。这样,隔水层能阻止上部渗入的地下水不再继续下渗,而集聚在隔水层以这种含水层尽管有时水量不大,但埋藏浅,对小型居民点用水可以满足要求。
4、高处之中找低处
根据地形情况,到沟谷中或地形低洼处去找水。打井例如在山区,地下水一般多是在沟谷中聚集,或排泄出地表行成泉;在滨海或滨湖的溺谷中,由于雨水和地表水的集中渗入,可行成淡水透镜体,这种透镜体埋于溺谷的低洼处,沙漠地区的沙丘地地下水,在沙丘于沙丘之间的凹地中地下埋藏较浅。
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