一种地质钻孔加压快速堵漏系统及其堵漏方法与流程

本发明涉及地质勘探，特别是涉及一种地质钻孔加压快速堵漏系统及其堵漏方法。

背景技术：

1、钻探是金属、煤田和铀矿矿床勘查过程中的主要技术手段之一，是验证地质资料最直接、最准确的方法。钻探技术的发展水平直接影响到地质找矿成果、矿床勘探效率与勘探成本。在钻探施工过程中需要建立钻井液在钻孔内和地面循环回路，发挥钻井液冷却钻头、携带岩屑、保持孔壁稳定等功能。但是因为地层存在裂隙、裂缝、节理、暗沟等漏失通道，在钻探中经常发生钻孔漏失，钻井液在孔内无法返回地面，导致无法继续施工的情况。

2、目前，常规的常压堵漏方法，堵漏材料难以准确投放到漏失孔段，需要配置较多的堵漏浆液，堵漏材料成本高。并且，堵漏时惰性材料靠较小的钻井液静液柱压力难以进入到地层裂隙中，堵漏材料一般粘附在孔壁上，在钻探施工是钻井液冲刷和钻具剐蹭作用下，容易脱落，需要多次堵漏施工，堵漏效果差、成功率低。再者，堵漏时需要停工，静置堵漏浆液10h以上，堵漏工期长。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提供一种地质钻孔加压快速堵漏系统及其堵漏方法，缩短了堵漏工期，降低了成本，提高了堵漏成功率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种地质钻孔加压快速堵漏系统，包括堵漏浆液注入装置、钻孔封隔加压装置和控制器，所述堵漏浆液注入装置包括堵漏浆液泵送机构、第一输送管、第一压力测量部件、上钻杆机构、割缝管、下钻杆机构和封堵件，所述割缝管的上下两端分别与所述上钻杆机构和所述下钻杆机构连接，所述上钻杆机构、所述割缝管和所述下钻杆机构均用于设置于钻孔中，所述割缝管用于与所述钻孔的漏失孔段位置相对应，所述封堵件用于控制所述下钻杆机构底部的开口的开闭，所述第一输送管的一端与所述堵漏浆液泵送机构连接，另一端伸至所述上钻杆机构中，所述第一压力测量部件设置于所述第一输送管上，所述堵漏浆液泵送机构和所述第一压力测量部件均与所述控制器连接；所述钻孔封隔加压装置包括液体泵送机构、第二输送管、上封隔器和下封隔器，所述第二输送管的一端与所述液体泵送机构连接，另一端依次固定于所述上钻杆机构、所述割缝管和所述下钻杆机构的外侧壁上，所述上封隔器固定套设于所述上钻杆机构的下部，所述下封隔器固定套设于所述下钻杆机构的上部，所述液体泵送机构用于通过所述第二输送管向所述上封隔器和所述下封隔器中通入液体，所述液体泵送机构与所述控制器连接。

4、优选地，所述堵漏浆液泵送机构包括配浆池、泥浆泵和第一吸入管，所述第一吸入管的一端伸至所述配浆池中，另一端与所述泥浆泵的进口连接，所述第一输送管的一端与所述泥浆泵的出口连接，所述泥浆泵与所述控制器连接。

5、优选地，所述堵漏浆液泵送机构还包括三通接头、连接管、第一排液管、第一阀门和第二阀门，所述第一输送管的一端与所述三通接头的第一接口连接，所述第一阀门设置于所述第一输送管上且位于所述第一压力测量部件与所述三通接头之间，所述连接管的一端与所述三通接头的第二接口连接，另一端与所述泥浆泵的出口连接，所述第一排液管的一端与所述三通接头的第三接口连接，另一端伸至所述配浆池中，所述第二阀门设置于所述第一排液管上，所述第一阀门和所述第二阀门均与所述控制器连接。

6、优选地，所述割缝管的上下两端分别设置有上变径接头和下变径接头，所述上钻杆机构的下端与所述上变径接头连接，所述下钻杆机构的上端与所述下变径接头连接。

7、优选地，所述堵漏浆液注入装置还包括上连接机构和下连接机构，所述上钻杆机构、所述上连接机构、所述上变径接头、所述割缝管、所述下变径接头、所述下连接机构和所述下钻杆机构由上至下依次连接，所述上连接机构包括若干个上连接钻杆，所述下连接机构包括若干个下连接钻杆。

8、优选地，所述液体泵送机构包括液体箱、液体泵和第二吸入管，所述第二吸入管的一端伸至所述液体箱中，另一端与所述液体泵的进口连接，所述第二输送管的一端与所述液体泵的出口连接，所述液体泵与所述控制器连接。

9、优选地，所述液体泵送机构还包括第二压力测量部件、第三阀门、溢流阀和第二排液管，所述第二压力测量部件、所述第三阀门和所述溢流阀由远离所述液体泵的一端至靠近所述液体泵的一端依次设置于所述第二输送管上，所述第二排液管的一端与所述溢流阀的溢流口连接，另一端伸至液体箱中，所述第二压力测量部件和所述第三阀门均与所述控制器连接。

10、优选地，所述钻孔封隔加压装置还包括上导正器和下导正器，所述上导正器固定套设于所述上钻杆机构的外部且位于所述上封隔器的上方，所述下导正器固定套设于所述下钻杆机构的外部且位于所述下封隔器的下方。

11、优选地，所述第二输送管的侧壁设置有与所述上封隔器位置相对应的上注液孔，所述上封隔器包括多个由上至下依次连接的上球囊，位于最上方的所述上球囊的上端与所述上钻杆机构密封连接，位于最下方的所述上球囊的下端与所述上钻杆机构密封连接，任意相邻的两个所述上球囊的连接处均套设有一个上扶正板；所述第二输送管的侧壁设置有与所述下封隔器位置相对应的下注液孔，所述下封隔器包括多个由上至下依次连接的下球囊，位于最上方的所述下球囊的上端与所述下钻杆机构密封连接，位于最下方的所述下球囊的下端与所述下钻杆机构密封连接，任意相邻的两个所述下球囊的连接处均套设有一个下扶正板。

12、本发明还提供一种基于地质钻孔加压快速堵漏系统的堵漏方法，包括以下步骤：

13、步骤一、测量所述漏失孔段的长度：当发生钻孔漏失后，继续顶漏钻进，将漏失地层钻穿，静置孔内液面5min，测量发生漏失初始位置与孔内液面之间的长度；

14、步骤二、堵漏浆液量计算：失返性漏失时堵漏浆液量为漏失孔段体积的2倍，小漏失时堵漏浆液量为漏失孔段体积的1.5倍；漏失孔段体积的计算公式如下：v＝(π*d2/4)*h*k，其中，π＝3.14，d为钻头直径，h为测量的漏失孔段的长度，k为钻孔扩大系数，第四系覆盖层、砂岩地层的钻孔扩大系数为1.3，泥岩地层的钻孔扩大系数为1.2；

15、步骤三、配置堵漏浆液：所述堵漏浆液包括用于失返性大漏失时的堵漏浆液或用于钻井液小漏失时的堵漏浆液；

16、用于失返性大漏失时的堵漏浆液，以质量百分含量计，包括5％膨润土；0.2％naoh；0.5％na-cmc增稠剂；5％瞬间堵漏剂；20％的大颗粒惰性材料；余量为水；

17、用于钻井液小漏失时的堵漏浆液，以质量百分含量计，包括3％膨润土；0.2％naoh；0.3％na-cmc增稠剂；5％瞬间堵漏剂；10％的小颗粒惰性材料；余量为水；

18、所述大颗粒惰性材料为直径为2～5mm的锯末、棉花壳或岩屑；所述小颗粒惰性材料为直径为0.5～1mm的锯末、棉纤维或石棉粉；

19、步骤四、进行所述堵漏浆液注入装置和所述钻孔封隔加压装置的安装，使得所述封堵件封堵所述下钻杆机构底部的开口；

20、步骤五、密封所述漏失孔段：所述液体泵送机构通过所述第二输送管向所述上封隔器和所述下封隔器中通入液体，所述上封隔器和所述下封隔器膨胀与所述钻孔的孔壁密封，完成所述漏失孔段的密封；

21、步骤六、泵送堵漏浆液：通过所述堵漏浆液泵送机构和第一输送管向孔内注入堵漏浆液，当压力达到2mpa后，所述控制器关闭所述堵漏浆液泵送机构进行憋压；

22、步骤七、检查堵漏效果：憋压5min后观测所述第一压力测量部件，若所述第一压力测量部件测量的泵压在5min内下降值不超过0.5mpa，表示钻孔裂隙已被填充，堵漏成功；反之，继续注入堵漏浆液，直至所述第一压力测量部件测量的泵压在5min内下降值不超过0.5mpa；

23、步骤八、回收所述上钻杆机构、所述割缝管、所述下钻杆机构、所述上封隔器和所述下封隔器：对堵漏浆液泄压，然后对所述上封隔器和所述下封隔器进行泄压，所述上封隔器和所述下封隔器收缩后提出所述上钻杆机构、所述割缝管和所述下钻杆机构。

24、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

25、本发明的地质钻孔加压快速堵漏系统包括堵漏浆液注入装置、钻孔封隔加压装置和控制器，先采取钻孔封隔加压装置封隔漏失孔段，之后采取堵漏浆液注入装置用加压的方式将堵漏浆液准确送至地层裂隙处，不需要停工等待，缩短了堵漏工期，降低了成本，钻井液的冲刷和钻具剐蹭不影响裂隙深处的堵漏材料，堵漏成功率高。