钻探孔内事故的预防与处理.doc

1 孔内事故的预防与处理孔内事故的预防与处理 第一第一节节 概述概述 一、孔内事故的危害及预防事故的意义 在钻孔施工过程中，由于种种原因，常常发生各种孔内故障而终断正常钻进，通常把这些故障统称 为孔内故障。它首先耽误钻探进尺，推迟施工进度，影响地质材料和矿区储量报告的提交。如果处理不 当，还会报废钻探工作量和管材，使钻探成本提高，严重时，还会损坏机器设备，造成人身伤亡事故等 严重后果。 孔内事故的发生，一般有主观和客观两个方面的因素。 主观因素 主要指操作人员技术不熟练，技术措施不当以及违章作业等。例如，修理水泵时，未将 钻具提离孔底一定高度，就容易发生埋钻和夹钻事故；在破碎地层钻进，使用泥浆不当，会加剧钻孔坍 塌、掉块而造成卡钻、埋钻事故；硬质合金换钢粒钻进，以及下套管后采用钢粒钻进时，开始如不使用 旧钻头、小钢粒，不减少投砂量和水量，就会造成卡钻事故等。 客观因素 主要指地质条件复杂和设备、管材质量不好等。例如，岩石节理裂隙发育、流砂、涌水 等情况，会使钻孔坍塌、掉块和出现探头石；高岭土、绿泥石等塑性岩石常常遇水膨胀而使钻孔缩径； 钻探设备、管材质量不好，也常常容易造成孔内事故。 孔内事故是提高钻进效率，保证工程质量、安全生产和降低钻探成本的大敌。我们钻探工作者与孔 内事故作斗争，应积极采取以“预防为主，处理为辅”的方针，把事故杜绝于发生之前。实践证明，只 要思想重视，严格遵守操作规程和采取有效的预防措施，就能把孔内事故发生率降至最低，甚至完全杜 绝孔内事故。 二、孔内事故的分类 孔内事故可分人为的和自然的两类，实际上，绝大多数事故的发生都与人为因素有关，纯自然事故 是比较少见的。 人为事故，指事故发生的主要原因是操作者没有严格按钻探操作规程作业，没有根据生产的具体情 况采取相应的技术措施而造成的事故。如钻具折断、烧钻、岩粉埋钻等事故，都属于人为的。 自然事故，主要指有地质条件等客观因素而造成的事故。这种客观因素，或者是我们事先无法掌握， 或者即使我们事先掌握了，采取的相应措施很难收效而难以避免事故。如严重孔壁坍塌引起的埋钻事 故；严重破碎地层引起的掉块挤夹事故等，都属于自然事故。 根据孔内事故发生的具体原因及现象，可分为如下几种类型。 1.埋钻事故； 2.烧钻事故； 3.挤夹、卡钻事故； 4.钻具折断、脱落和跑钻事故； 5.工具、物件落入事故； 6.套管事故。 三、处理孔内事故的基本原则 孔内事故发生在钻孔中，眼睛不能直接观察，手又不能直接接触，只能靠间接标志去判断事故的情 况，靠专用工具去处理孔内事故。如果判断准确，选用的方法合适，处理工具恰当，则很快即可排除而 恢复正常生产。否则，处理不当，可能出现双重事故，使事故进一步恶化。 因此，掌握好处理孔内事故的基本原则使十分重要的。 2 1.事故发生后，要弄清以下几个情况 （1）事故部位要清 事故发生后，要根据机上余尺或提出来的断头钻具，精确计算事故部位的孔深， 确定打捞钻具的长度。 （2）事故头要清 根据提出孔外的钻具和其它有关的标志，弄清事故头使钻具的哪一部分，口径多 大，损坏变形的程度如何，必要时可以采用打印法查明，以确定处理方法和打捞工具。 （3）孔内情况要清 弄清发生事故钻具的结构（规格、种类、数量） ，钻孔结构，孔内岩石性质， 孔壁稳定程度，岩粉和钻粉多少，有无暗管和其它残留物，以及事故发生过程和起初的征兆（如冲洗液 循环情况、钻具回转阻力，动力机声音变化、操作者的感觉等） ，这些都是判断事故情节和确定处理方法 及步骤的重要依据。 2.处理事故前要慎重地做好以下两项工作 （1）弄清上述情况后，发动群众，发扬技术民主，开好事故分析会，认真分析研究事故发生情况、 事故性质、事故原因，慎重制定事故的处理方法、步骤和安全措施。 （2）根据处理方法与步骤，慎重地选择和检查打捞工具。 3.处理事故中，要做到快、稳、准、勤 （1）处理事故的方案和方法确定以后，组织工作要迅速落实，处理事故作业的动作要快，操作要稳、 准，不要忙乱和蛮干。总之，要抓紧实践，及时排除，避免事故恶化。 （2）勤了解和分析事故的实际变化情况。在实践中验证原来所制定的方案是否正确，根据事故情节 的变化，适当修改处理方案。 （3）所用打捞工具和处理中的各种情况，应立即填入报表，并准确如实交接清楚。 4.事故排除后，应详细讨论造成事故的原因，总结经验，吸取教训，以防止类似事故再度发生。 第二第二节节 处处理孔内事故的基本方法理孔内事故的基本方法 孔内事故的具体处理方法，主要依附事故的具体情况来确定。由于事故的性质、类型、情节、以及 当时各方面的条件都是各不相同的，所以，采用的处理方法也不一样。常用的基本方法和工具，归纳起 来，可以分为以下几点 （一）捞 用各种类型的丝锥和捞管器打捞孔内事故钻具。 用丝锥打捞，是借助自身硬度大的丝扣，对孔内钻具的断头重新套扣，并与其接合而打捞上来。在 一般情况下，用正丝钻杆和正丝锥打捞折断或脱落事故钻具。在处理卡钻、夹钻、埋钻、烧钻等引起的 折断和脱落时，如果事故钻具提升阻力很大，不易提拔时，应采用反丝钻杆和反丝丝锥捞取。 丝锥分公锥和母锥两种类型。打捞钻杆及其接头时，根据不同情况可用公锥或母锥。打捞套管、岩 心管时只能用公锥。常用的丝锥见图 8-1、8-2。 此外，还有套管公锥，如图 8-3 所示，其规格如下 Φ73/Φ65、Φ89/Φ65、Φ108/Φ65、Φ127/Φ65、Φ146/Φ65。 3 图 81 通天公锥 图 82 通天母锥 用丝锥进行打捞时，必须注意检查与事故钻具是否吻合；本身有无伤裂缺陷；连接用的钻杆和接头 是否坚固，不合格者不能使用。 水压捞管器如图 8-4 所示，是由冲洗液的压力，推动活塞杆 4 向下，迫使装在其上的三块齿瓦 6 沿 外壳 3 下部锥形体的滑槽 5 下行，并张紧在套管内壁上。然后，上提与捞管器连接的钻杆，则椎体上行， 使卡瓦可靠地卡死在套管内壁，将事故套管提捞上来。如果提拔无效，则将钻杆下压，锥形体下行，齿 瓦即可收缩，安全取出捞管器。 当岩心管脱落孔内，或是套管脱节，因岩心管或套管丝扣损坏，丝扣不能吃扣时，采用岩心管卡取 器捞取更为适用。其结构如图 8-5 所示。卡取器可带卡料至卡取位置，卡取时开泵将卡料准确可靠的投放 到预定位置。 打捞其它事故物件，如断脱在孔内的电缆、钢丝绳、工具等，则采用捞矛、抓筒、磁铁打捞器或其 它专用打捞工具。将在后面有关章节中叙述。 4 图 83 套管公锥 图 84 水压捞管器 1活塞 2弹簧 3外壳 4活塞杆 5滑槽 6齿瓦 5 图 85 岩心管卡取器结构图 1特制异径接头 2钢球 3排水眼 4柱塞 5卡料 6出料孔 7弹簧 8弹簧压盖 （二）提 用丝锥或其它打捞工具对上事故钻具后，一般用升降机提拉，即可将事故钻具提出孔外。 发生卡钻、埋钻、夹钻等事故时，都要先用升降机提拉。如果事故较复杂，提拉阻力较大时，在设 备负荷允许的情况下，可用双绳或三绳复式滑轮系统强力提拉。 用升降机提拉时，用力不要过猛，要逐渐积蓄力量，在提升设备的安全负荷允许范围内，进行有效 的提拉，提拉事故钻具时，有时不仅要向上提拉，当提拉到一定高度后，还可靠钻具自重向下回送，这 样反复串动，决不能死拉。发生掉块或掉物件卡钻时，事故钻具往往有一定活动距离，即可用此法将事 故钻具逐渐提出孔口。 （三）扫 事故钻具在孔内某孔段遇阻，超出这孔段就不能提升或下降，但钻具能够回转或上下活动。遇此情 况，可开车回转钻具，向上或向下扫，把挤夹物扫碎或挤入孔壁，使事故钻具能够顺利提升或下降。 （四）冲 用冲洗液冲洗事故钻具上部或周围的障碍物。当发生埋钻和夹钻事故时，如用升降机起拔无效，可 用增加冲洗液量进行强力冲孔的办法排除埋挤的障碍物。一般不太严重的埋钻和夹钻事故，经强力冲洗 6 后，再进行起拔，即可排除。所以发生孔内事故后，不要停止冲洗液循环，已经中断循环的应当尽可能 地恢复循环。 （五）打 用吊锤或震动器，冲击和震动卡钻事故钻具。消除或减少事故钻具周围的挤压力，以使事故钻具松 动或上下串动进而解卡。此法一般用于浅孔或中深孔浅部的掉块或钢粒挤夹事故较为有效。 冲打钻具，有向上打或向下打两种。当钻具在孔底被挤夹时，必须向上打；钻具悬空挤夹时，应向 下打。向上打时，应将钻具用升降机吊紧，以增加冲击效果。 钻探常用的吊锥有 100 和 50kgf 两种。 （六）顶 用千斤顶起拔事故钻具。千斤顶起拔的能力比升降机大得多。适用于阻力较大的卡钻、挤夹钻和烧 钻事故。 用千斤顶起拔时一种静力作用，顶时不要用力过猛，上顶速度不宜过快，以免事故钻具顶断而造成 插钎，使事故复杂化。因此，每顶起 100200mm，应停顿一下，缓慢地增加力量，使作用力充分传到孔 底事故钻具上。 钻探常用的千斤顶有螺旋千斤顶和油压千斤顶两种。螺旋千斤顶时利用丝杠旋转的力量强力起拔事 故钻具，主要规格见表 8-1。油压千斤顶是运用油泵、油缸，利用油压起拔。油压千斤顶具有劳动强度低， 操作安全可靠，起拔力大等特点。油压千斤顶又分为手动和机动两种，其规格见表 8-2。 表表 8-1 螺旋千斤顶主要规格螺旋千斤顶主要规格 最大起重量tf20 和 40 顶起高度 起拔钻杆规格 起拔套管规格 mm mm mm 丝杆长度512525 φ42、φ43、φ50、φ60 φ44、φ54、φ64、φ74、φ89、φ108、φ127、φ146 表表 8-2 油压千斤顶主要规格油压千斤顶主要规格 最大起重量tf75 顶起高度 起拔钻杆规格 起拔套管规格 mm mm mm 337 φ33.5、φ42、φ43、φ50、φ60 φ44、φ54、φ64、φ74、φ89、φ108、φ127、φ146 以上处理事故的方法，都是力图将事故钻具完整地由孔内提出，但在某些情况下，往往很难做到一 次将事故钻具完全提出钻孔，常常需要分段处理。此时可用下述几种方法排除。 （七）反 通过粗径钻具上部的反事故接头或采用反丝钻杆和反丝丝锥，将事故钻具分若干段分次从孔内反取 上来。反取了全部钻杆，就给进一步处理下部粗径钻具创造了有利条件。如果粗径钻具上面埋挤的障碍 物较多，还需用特质的导向钻具进行“冲” 、 “扫” ，减轻对事故钻具的挤夹；尤其是反取带有取粉管和短 钻杆的粗径钻具，往往阻力较大，应采取措施减少阻力。 反取孔内事故钻具，体力劳动强度大，且易发生钳把伤人。为了避免钳把反转伤人，宜采用棘轮式 反管器或钢丝绳反管法，以确保工作安全。 1.棘轮式反管器反管 其结构如图 8-6 所示。其工作情况如图 8-7 所示。反管时，两把反管器同时使 用。首先将方钻杆 3 连接在孔口的钻杆 7 上，然后分别将下反管器 5 和上反管器 2 套在方钻杆上，万恶 ile 便于操作，上、下反管器间放置垫管 4，操作时扳动上反管器把手，便由反钻杆带动钻杆反转。松开 上反管器时，由于下反管器的棘轮卡及把手靠在机架上，起到了制动作用，使事故钻具只能随同方钻杆 左旋而不能右旋。这样连续扳动上反管器把手，当反转力达到一定程度时，述古钻杆便从某一处卸开。 7 图 86 刺轮反管器结构示意图 1把手 2支撑 3销轴 4刺轮卡 5刺轮 6方钻杆 7耳环 8弹簧 图 87 刺轮反管器工作示意图 1机上钻杆 2上反管器 3方钻杆 4垫管 5下反管器 6孔口管 7事故钻具 2.钢丝绳反管法 安装及使用方法如图 8-8 所示。将镶有卡瓦 8 的夹板 7 卡紧在约距孔口台 100mm 的被反钻杆 2 上。把卷筒 5 套在钻杆外面并座在夹板上，于四角铁塔的前左后右（或前右后左）两塔腿 下部各安装一个导向滑轮 6，使其与卷筒水平。把反管钢丝绳（直径 16mm，长 30mm 左右）折成双股， U 形折头挂在夹板凹槽中，然后根据反管需要的方向把双钢丝绳在卷筒由上而下的缠绕，最后把两个绳 8 头分别穿过两个导向滑轮，并用绳卡连接。用 U 形环挂起牵引钢丝绳，用提引器吊住钻杆，开动升降机 提拉。 图 88 钢丝绳反管法示意图 1升降机钢丝绳 2被反钻杆 3牵引钢丝绳 4塔腿 5卷筒 6导向滑轮 7套管夹板 8卡瓦 此时，升降机的提拉力量，通过天车、游动滑轮和 V 形挂环提动提引钢丝绳，然后通过两个导向滑 轮传到卷筒和夹板，再通过卡瓦传到钻杆。由这些绳具组成的反管系统，只要升降机一开动，卷筒上的 两条钢丝绳即成力偶一样，反向受力，被卡的钻具即被反开。 利用此法的优点是，升降机的功能比人力大很多，事故钻具一般都可以权益反开，而且操作安全。 另外，在反管的同时，由于钻具上头被游动滑轮挂住而拉紧，可以起到中和点反管的作用，每次反出的 根数也较多。 为了尽可能一次将事故钻杆全部反回，可采用下列两项措施。 （1）尽量把中和点控制在粗径上端 所谓中和点，就是指钻杆柱在钻进和提升时即不受啦，又不受 压的部位。例如减压钻进时，钻杆上部手拉；下部处于加压状态受压，而受拉力与受压力的分界点，就 时中和点。处理事故时，钻杆柱被向上提拉，而孔内阻力可视为把钻杆往下拉，而上拉与下拉的分界点， 也是中和点。因为中和点即不受拉又不受压，所以丝扣易于反脱。因此，除钢丝绳反管法外，用其它方 法反管时，都有可能把中和点控制在粗径与钻杆连接部分，这样就可能一次将事故钻杆全部反出。在缺 乏反丝钻杆的情况下，采用正丝钻杆反正丝事故钻具，利用中和点反取就更为便利。 如何找中和点，主要看卡紧事故钻具拉力多大才合适。而拉力大小可由钻杆的拉长来推断。根据实 践经验，每 100 米 Φ50mm 钻杆拉长 33.5cm 时的拉力比较恰当，基本上能够反回粗径以上的全部钻杆。 （2）利用易反接头（反事故接头、安全接头）在粗径钻具与钻杆之间加一易反接头，如图 8-9 所示。 由于易反接头的扣型大（1 英寸 2 扣） ，容易拧卸，在孔内发生事故拉不动时，可以在大扣部份反回，将 全部钻杆提出孔外。易反接头分上下两个部份，中间用方扣连接，全部用优质碳素钢（4560 号）制成。 9 图 89 丝扣式易反接头 （八）炸 用炸药炸断事故钻杆或震松事故套管，然后提出钻孔。采用此法，比用反管法处理的效率高得多， 既减少反丝钻杆的运输，节省大量钢材，又减轻钻探人员繁重的体力劳动，同时还比较安全。 钻杆内爆破的方法，是利用胶质炸药（硝化甘油炸药）和电雷管，装在一个外径小于锁接头的长筒 内，用胶质导线从钻杆内部下入需炸位置，在地面连接电源起爆，将钻杆炸断并提出。炸药包外径应根 据钻杆锁接头内径和钻杆内加厚部份的内径赖决定。通常 Φ50mm 钻杆采用的药包直径最小为 17mm，最 大为 25mm。地表试验与孔内实炸时的炸药用量如表 8-3，药包外径 1725mm，长度为 200250mm，爆 炸成功率占 95以上。药包组装情况如图 8-10 所示。 表 8-3 需炸物 名称 规格 （mm） 炸药种类 地表试验 用药量 （gf） 孔内爆炸用 药量（gf） 结果 钻杆 锁接头 公矢锥 φ50 φ50 φ50 硝化甘油炸药 硝化甘油炸药 硝化甘油炸药 100 50 50 150 100 100 可炸断任何一点 炸断 炸断 起爆电雷管为 8 号（防水）激发电雷管，每个药包中装 12 个。为了防止炸药和雷管受潮，药包应 当密封。常用的封闭物为皮带蜡和松香。导线为细尼龙电缆或防水胶线，要求其绝缘性良好，抗拉力强。 电源用 1222V。交流或直流电均可。导线与雷管接头出必须用胶布裹实，以防侵水短路。在炸药上部装 10 以 1015mm 厚的绝缘物（细干土）隔热，以防受热发生意外。把药包垂直插入冷水或粘土中，再将熔化 冷却可流动的封闭物分次少量注入筒内，待注满尚未凝固之前，旋紧丝堵即可。为使药包顺利到达需炸 位置，下端悬挂与药包直径相同的重锤。 图 810 药包组装示意图 1导线 2丝堵 3封闭物（皮带腊） 4绝缘物（细干土） 5接头 （有胶布裹实）6雷管 7药包外壳（有圆钢车制） 8炸药 9加重物（重锤）孔 操作时应首先选定需炸位置，一般最好悬在锁接头连接钻杆之处，计算并量好导线，连接重锤。先 从钻杆内试探，确定事故钻具，锁接头最小内径，以便选用相应的药包直径。然后，检查通电孔内需炸 位置。将孔内钻杆挂上提引器，用升降器吊紧，以免钻杆炸断后斜插。最后，接通电源起爆，起爆后， 切断电源，提出导线，拉上事故钻杆。 如果炸断后断头不规矩，则应用专用工具下入孔内，进行收拢断头工作，再作下步处理。 如用炸的方法，处理孔内套管卡夹事故，应将炸药包置于套管斜下部。起爆后，使套管下部松动， 以便提出孔外。一般炸药量为 0.51.0kgf。可用硝铵炸药，但药包需密封防水。 （九）透 孔内的事故钻具经爆炸或反取处理后，只剩下粗径钻具，且周围挤夹力较大时，可用小一级或小二 级的钻头从粗径钻具内往下透孔，透过钻头 12m 为止，如图 8-11 所示。由于钻具的震动，可减轻或消 除事故钻具侧旁的挤夹力，然后再用丝锥捞取。 此法亦叫掏心钻进，在钻头或岩心管挤夹部位不高或挤夹不严重的情况下使用。 如经过小径透过的岩心管丝锥捞取无效，则可考虑用分段切割或消灭的办法处理。条件许可时亦可 换小一级口径继续钻进。 11 图 811 透过事故钻具 1事故岩心管 2透孔钻具 （十）扩 孔内事故钻进经爆破或反取处理以后，只剩下短钻杆和粗径钻具，且周围挤夹力较大时，可用大一 级岩心管连接只有外刃和底刃的薄壁硬质合金钻头进行扩孔套取，如图 8-12 所示。一般情况下，扩孔到 底后，事故钻具可随扩孔岩心管一起被带上来。如带不上来可用丝锥捞取。 图 812 扩孔套取事故钻具 1扩孔钻具 2事故钻具 （十一）割 当事故岩心管以上的异径接头已被反回，剩下的岩心管和钻头阻力较大时，可用割管器分段割断， 再用公锥捞取。 常用的割管器有水压割管器、离心割管器和简易割管器。水压割管器结构如图 8-13 所示。其工作原 理是通过水泵冲洗液的压力，推动割刀壳体 3 内的活塞 5 向下移动，于是弹簧 7 被压缩，连接在活塞下 端的锥形推杆 6 把可到 8 推出，在钻具回转下切割事故岩心管或套管。不断回转切割器，割刀在泵压作 用下不断伸出，一旦管子被割断，出水孔全部露出，泵压明显下降，此时割断全部伸出。管子被割断后， 关泵，则活塞被弹簧反伸张力推到原来位置而隔离割刀，割刀即被弹簧片拉回。 12 图 813 水压割管器 钻杆 2异径接头 3割刀壳体 4出水孔 5活塞 6推杆 7弹簧 8割刀 9弹簧片 离心割管器如图 8-14 所示。切割不同规格套管时，按表 8-4 配用不同规格的割管器。这种割管器用 岩心管接头或钻杆接箍制成。中间凸鼓处宽为 10mm，高 8mm，在圆鼓周围并列镶焊上 K531 型硬质合金 片，每组硬质合金间隔一般为 7mm 左右。使用时，将离心割管器连接于钻杆下部，下到需要切割位置， 对上立轴，然后开慢车切割。切割时不要提动立轴（不论哪种方法切割均需如此） ，保持切割位置不变， 当孔内平稳正常后，改用中速切割。当孔内发出“沙沙”响声，发现钻具跳动或转动不灵活，说明管子 已被割断。在停车提动钻具时，有挂孔壁阻碍感觉，即可提钻。若试提无上述现象，应再开车切割。一 般每次 1.52 小时即可割断。 简易割断器如图 8-15 所示。由镶有硬质合金刀片的弯钩和导向管组成。其规格见表 8-5.操作情况基 本与离心割管器相同。 13 814 离心割管器 图 815 简易割管器 （1）割管器构造 （2）割管器工作情况 1钻杆 2导向管 3害刀 4套管 表表 8-4 离心割管器规格表离心割管器规格表（单位mm） 被切割管套规格切割最大直径DD1备注 φ146 φ127 φ108 φ89 131 112 93 74 127 108 89 73 111 92 73 57 用 φ127 岩心管接头加 工 用 φ108 岩心管接头加 工 用 φ89 岩心管接头加工 用 φ65 岩心管接头加工 表表 8-5 简易割管器规格表简易割管器规格表（单位mm） 被切割管套规格导正管直径导正管直径弯钩长度 14 φ146 φ127 φ108 127 108 89 1500 1600 1400 105 90 75 φ89 73120060 离心割管器和简易割管器都具有构造简单，加工容易，操作方便，使用效果良好等优点。 （十二）劈 用环状切铁钻头劈开事故岩心管和钻头，如图 8-16 所示。然后用岩心管套取或用抓筒取残片。 劈比磨处理得快，但劈时要特别注意，每次要按原劈口延续下去，此法副作用大，应当慎用。 图 816 劈割事故钻具 1劈割钻具 2事故钻具 （十三）磨 用特质的切铁钻头，将事故钻具从上到下象车刀切削工件一样全部磨完。 磨钻杆接头或钻杆时，通常采用平面切铁钻头。这种钻头的结构和工作情况如图 8-17 所示。磨岩心 管或套管时，则用环状切铁钻头。为了平稳地进行磨削，环状切铁钻头一般都带有导向器。图 8-18 表示 两种环状切铁钻头。其工作情况如图 8-19 所示。 15 图 817 平面切铁钻头结构和工作情况 1岩心管 2平面切铁钻头 3钻杆接头 4带导向的切铁钻头 5导向管 6钻杆 7取粉管 8异径接头 图 818 环刀切铁钻头 a 1硬合金切削具 2钻头体 3导向管 b 1导向管 2切削具 3钻头体 4铆钉 16 图 819 环状切铁钻头工作情况示意图 （a）1岩心管 2环状切铁钻头 3导向杆 4被磨灭的岩心管 （b）1岩心管 2环状切铁钻头导向框 3事故钻杆 4事故取粉管 第三第三节节 埋埋钻钻事故的事故的预预防与防与处处理理 钻具在孔内被岩粉、钻粉沉埋或被孔壁坍塌物、流砂等埋住，不能转动，不能提升，也不能通水时， 叫埋钻事故。 埋钻事故往往发生在孔底，陷埋物不仅填盖在钻具上部，而且填满在钻具周围，如图 8-20 所示。单 纯的埋钻事故较少，多因其它钻具事故，处理时间较长而引起埋钻事故，其中钻粉事故的情节较为严重。 图 820 埋钻示意图 1填埋物 2事故钻具 一、埋钻事故的原因 1.孔壁垮塌 引起孔壁垮塌的因素是 （1）岩层本身松散破碎、胶结薄弱，例如严重的风化层、松软的煤层、流砂层等。钻孔穿过这些岩 层时又未采取有效的护壁措施。 （2）泥浆质量不符合要求，如失水量大，含砂量高，泥皮厚而疏松，未起到保护孔壁的作用。 （3）钻具受压过重，成弯曲状态，转动厚发生剧烈振动。碰击孔壁。 （4）在松散岩层中冲洗液流速过高，将孔壁冲毁后，钻孔超径，上升的冲洗液在此形成涡流，对孔 壁产生严重冲刷，引起松散岩层的塌陷。 （5）随着冲洗液的大量渗漏，冲洗液渗入岩层裂隙与孔壁裂隙，促使岩石膨胀、位移和解体。在孔 内无液柱反压力平衡的情况下，很容易造成坍塌。 2.岩粉沉淀 钻孔中大量岩粉沉淀的原因在于 （1）所钻的岩石松软，进尺速度快，产生大量岩粉，未能迅速而及时地排除。 （2）泥浆质量差，胶体率差，切力不够，对岩粉悬浮和携出能力差。 （3）水泵工作不正常，排出的冲洗液量不足。 （4）钻杆接头部份漏水严重，冲洗液未到达孔底即返回地表。 （5）停泵时间较长，而钻具有未提离至安全孔段。 17 （6）孔内岩粉很多，没有专门捞渣。 3.钻粉聚集 孔底钻粉大量聚集可能在下述情况下发生 （1）钢粒钻进时投砂量过多，送水量太小，钻粉已经较多时又未及时捞取或排出。 （2）钢粒钻进时岩石由硬变软，未减少投砂量，使孔内钻粉增多。 （3）钢粒钻进换硬质合金钻进时，因钻粉捞取不净，造成在小孔径内埋挤粗径钻具。 （4）钢粒钻进换径时，由于冲洗液上升流速在换径处突然减低，会引起钻粉沉淀埋钻。 发生埋钻前有如下征兆1.埋钻前，下钻不能到底，钻进中钻具回转阻力增大。时有蹩车的现象，提 动、回转钻具，阻力略微减轻，但接着阻力又增大；2.开始有些堵水，继而产生严重蹩泵现象，随着孔口 就不返水，时间愈长，事故情节与愈恶化。 二、埋钻事故的预防 1.钻孔穿过松散破碎、容易坍塌的岩层或流砂层时，一定要采取有效的护壁措施。一般采用比重较大， 失水量低，粘度适宜的泥浆就能解决问题，必要时还得使用粘土球固壁、水泥固壁，直至下套管护孔。 2.加强泥浆管理 应经常检查泥浆的性能指标，必要时要进行就能调整。污染后要及时更换新鲜泥浆， 循环槽、水源箱、沉淀箱等应经常清理。 3.保持水泵有足够的泵量、泵压。当泵量、泵压不足时，不能凑合钻进。钻进中应避免冲洗液循环中 断，尤其是钻进砂层、松软岩层更应特别注意。提钻前，应先冲孔，使孔内岩粉排除干净，待提出机上 钻杆后，方能停泵。 4.钻具在孔内时不能停止冲洗液循环。因故修理水泵时，必须把钻具提至安全孔段。 5.钢粒钻进时必须带取粉管。回次开始和终了都要用大泵量冲孔。当孔内岩、钻粉超过 0.3m 时，应 专门捞粉。在孔底岩粉较多的欠款下，每次下钻利空底有一定距离时，即应开泵，边冲洗边扫孔，切忌 一下到底。 6.钢粒钻进时要正确掌握投砂量和送水量。钢粒钻进换硬质合金钻进以及钢粒钻进换径时，孔底钻粉 必须捞取干净。 7.处理其它事故时，防止同时发生埋钻事故。当发生卡钻、跑钻、断钻杆等事故时，如果冲洗液尚能 循环，千万不要立即停泵，而应首先冲孔，再进行处理。如不能循环，应加速排除上述事故，以免钻具 在孔内放置过久而埋陷。 8.为了防止不稳定孔段岩层坍塌，提钻时应向孔内回灌冲洗液。 三、埋钻事故的处理 埋钻事故用强拉硬顶的方法往往不能收效。排除这类事故往往采取一下措施 1.首先进行强力开泵冲孔，以求用冲洗液冲散坍塌物，并排出孔外。在强力开泵情况下串动钻具， 并逐步扩大串动的范围。对于不太严重的埋钻事故。这样处理往往可以排除。 2.若填埋很厚，其程度比较严重，经上述方法处理无效时，可将填埋物以上的钻杆反上来，然后下 入同径钻具送水钻进。待将填埋物钻掉，并冲洗干净用丝锥捞取事故钻具。 3.如捞取不动时，可把岩心管、异径接头以上的钻杆全部反回，再用透空的方法处理。 4.经以上方法处理仍不收效。最后只有采取割、磨的方法处理。如条件允许，亦可换小一级的孔径 钻进。 第四第四节节 烧钻烧钻事故的事故的预预防与防与处处理理 在钻进过程中由于孔底冲洗液不足，钻头冷却不良，岩粉排除不畅，钻头与孔壁、岩心和岩粉摩擦 18 产生高热，使钻头、孔壁岩层、岩心烧结为一体。此时冲洗液循环中止，钻具不能回转，也不能提动。 这种孔内事故称为烧钻事故。 烧钻事故可发生在金刚石钻进、硬质合金钻进和钢粒反循环钻进中。特别是金刚石钻进，钻头与孔 壁、岩心的间隙很小，而转速又快，操作时一旦粗心大意，很容易出现烧钻事故。轻者烧毁钻头使金刚 石全部损失；重则由于处理事故还要破坏双层岩心管，损坏管材，甚至报废钻孔。 一、烧钻事故的原因 生产实践证明，造成烧钻的关键是钻进时孔底冲洗液供给不足或冲洗液完全中断，即主要是水泵和 操作两个方面的原因。 1.水泵方面的原因 水泵工作不正常，送水量小或不送水，降低了冲洗液对钻头的冷却作用，造成烧 钻事故。这种情况时是因为 （1）水源箱中水位下降，莲蓬头露出水面，未及时发现。 （2）莲蓬头被岩粉和其它杂物堵塞，未及时消除。 （3）给水管道堵塞，未及时发现和排除。 （4）吸水管路中有空气，或进水管、泵壳、缸套、压盖等部份漏气。 （5）进水阀或排水阀磨损过度；阀门弹簧失去弹性或折断；阀门座被吸入杂物段主而未及时清理、 更换损坏零件和排除故障。 （6）活塞胶皮碗或缸套过于磨损。未及时更换。 （7）吸水高度太大，吸水管道太长或直径太小。 （8）传动皮带打滑或离合器打滑。 （9）排水阀门未完全打开。 （10）塞线磨损或填料过松漏水。 2.操作方面的原因 （1）钻进软、塑性岩层时，钻头刚下到孔底就加高压进行钻进，造成钻头压入岩层过深，水路不能 通畅。 （2）岩层由硬变软时，进尺速度变快，如不同时加大泵量或控制钻进速度，岩粉不能很好排出。越 聚越多，循环条件越来越坏，先是糊钻，后是完全堵死，最后成为干钻。摩擦产生高热，将钻头烧在底 孔。 （3）钻杆因丝扣磨损而破裂，或丝扣连接不严而漏水，下钻前位经检查和更换，造成中途漏水，使 孔底冲洗液供给不足。 （4）钻杆或双重岩心管接头水路被杂物堵塞，造成水路不通。 （5）硬质合金钻头内外出刃及水口太小，水槽过浅，使冲洗液循环不畅。特别时钻进塑性岩石时， 会产生泥包现象，堵死水路。 （6）金刚石内外出刃磨损过度，水路不合要求，在转速很高的情况下摩擦产生高热，得不到很好的 冷却。 （7）钻进时岩心堵塞，冲洗液不能全部送到孔底，未及时处理或提钻。岩心堵塞往往是导致烧钻的 重要原因。 （8）使用孔底反循环钻进，由于反循环水路堵塞，喷射器抽吸冲洗液的作用减弱，甚至完全停止成 为干钻，加至孔底岩粉大量堆积，而发生烧钻。 （9）扫孔速度太快。钻头插入岩粉，水路堵死。 二、烧钻事故的征兆 烧钻事故发生前常有如下征兆 1.进尺很慢或不进尺 19 2.严重蹩水，泵压猛增。高压胶管蹩劲跳动厉害，水泵压力表指针突然升高。 3.孔内钻具阻力很大，扭矩表指针急剧上升。 4.动力机负荷增大，发生与正常运转不同的声音。传动皮带跳动厉害，夜间照明电灯忽明忽暗。 5.水泵往复次数减少。 6.提动钻具困难 一旦烧钻以后，既开不动车，又提不动钻具。 三、烧钻事故的预防 烧钻时比较严重的孔内事故，在钻进过程中应当采取积极的预防措施，尽量防止烧钻事故的发生。 1.做好水泵的维修保养和冲洗液的管理工作 严重磨损的水泵零部件要及时更换，吸水管路要畅通， 不漏水、不漏气，保证水泵送水正常。要定期清理冲洗液循环系统，保持冲洗液清洁。 2.认真检查钻具 下钻前要认真检查双管接头水眼是否畅通，钻头、扩孔器、卡簧座等水路是否合乎 要求；检查钻杆接头丝扣的磨损情况，磨损严重的要及时更换；新加钻杆时，要检查钻杆接头内裤是否 堵塞，有无破裂现象，严禁使用内孔不通，半通或破裂的钻杆；特别时金刚石钻进，下钻时必须在接头 处缠棉纱，或加密封圈，防止跑水。 3.保持孔内清洁 每次下降钻具应根据孔内岩粉的多少，离孔底一定距离先开泵冲洗，然后开车扫孔。 孔内岩粉超过 0.3m，应专程捞粉。 4.要及时发现和处理岩心堵塞 根据送水量和泵量变化，钻进速度的快慢等情况，一旦发现岩心堵塞， 应及时处理；凡水泵蹩泵，应立即起钻；硬质合金钻进时，发现岩心堵塞，但不蹩泵，可稍微上下提动 钻具（管内堵塞一般无效）或将钻头稍微提高孔底。用慢车空转 12 分钟，或适当加大钻压，强迫钻头 进尺顶活岩心，无效则立即提钻；金刚石钻进发生岩心堵塞时，不得用大钻压、高转速处理，要立即提 钻。 5.操作人员要集中精力 应做到眼观六路、耳听八方，观察各种仪表显示的数据及机械、皮带、胶管 等运转情况，发现异常，有烧钻危险，应及时处理。 四、烧钻事故的处理 烧钻事故发生后，应及时处理。若孔内不清洁，往往易造成烧钻加埋钻双重事故，当及时发现烧钻 且程度较轻，孔内较清洁时，应立即采用升降机强力起拔。强拉时，不要死拉，即边开车边拉。如提拉 不动，再用千斤顶起拔。 严重的烧钻事故，用升降机提拉和千斤顶起拔往往无效。一般应先反回钻杆和异径接头，然后再用 割、扩孔套取、劈、磨等方法进行处理。 在金刚石单动双管钻进发生烧钻时，通常先反出全部钻杆，然后将内管取上来，再进行掏心，最后 用公锥捞取外管及扩孔器和钻头。如果捞不上来，则采取分段割取或消灭的办法处理。处理的操作过程 如下述。 1.反掉钻杆，反掉岩心管接头，取出内管。 （1）根据孔内钻具的情况合理选用打捞工具。如孔内事故头时内丝钻杆就应下反丝公锥，是外平钻 杆接头就应下反丝母锥。 （2）根据反钻杆的情况，分析岩心管接头是否能反开。如没把握反开，可采用“剥皮”的方法处理。 即是用钻头将岩心管接头切掉一层， “剥皮”的高度要掌握好，千万不能切到丝扣以下，否则，用公锥取 锥的时候，内管弹子盘跟着转动，无法吃扣。 “剥皮”以后，用同径母锥打捞岩心管接头和内管。 2.掏心、打小眼 （1）打小眼钻杆要直，小眼钻头要小于短管内径 46mm。如 Φ56mm 钻具的短管内径为 40mm，小 眼钻头的内径只需 36mm 或 34mm 即可。掏心钻头结构如图 821 所示。 20 821 掏心钻头 （2）打小眼压力要轻，水要畅通，转速不宜过快。小眼钻进实践不宜过长，以防折断小眼钻头，或 造成两套卡在一起的事故 （3）将扩孔器和钻头内的岩心掏净，并钻进一段后，起上掏心钻具。体钻时不能提前关泵，待机上 钻杆拉出孔口方可关泵。 （4）下公锥捞取外管、扩孔器和钻头。如已捞上来，则要用磨孔钻头将残留在孔内的胎体碎块磨掉， 才能继续钻进。如捞不上来，则分段割取。 3.分段割取 用离心式割刀取割，割时钻杆弯一点就、即可。钻杆直径越小越好，可采用 Φ33.5mm 钻杆制作的离心式割刀取割 Φ64mm 的岩心管；Φ42mm 钻杆去割 Φ73mm 的岩心管。 如果割断了还取不出，说明钻具在孔底又烧又卡。可再用弯钻杆下去震击一下，以求松动，继续打 捞。无效时，最后采取消灭处理。 4.消灭岩心管 （1）使用带导向器的环状切铁钻头磨灭岩心管时，导向器的长度和直径要合适。长度过大会折断导 向器件，掉入孔内使事故复杂化；长度过小起不到导向作用，一般以 10cm 为宜。直径要与被消灭的岩心 管相适应，要求刚好套在岩心管内。 （2）消灭时，压力不能过大，转速可根据孔内情况适当开快，防止钻偏。 （3）孔深数据要准确，磨到扩孔器时，不能再消灭，要进行捞渣，打小眼。最后用公锥捞取扩孔器 和钻头。 第五第五节节 钻钻具具挤夹挤夹、卡阻事故的、卡阻事故的预预防与防与处处理理 所谓钻具挤夹、卡阻就是常说的夹钻和卡钻。夹钻则是粗径钻具侧部在孔内被夹持住，既提不上来， 21 又不能回转，而且冲洗液不能畅通，多数情况下又蹩水现象。卡钻往往是粗径钻具顶部在孔内卡住，提 不上来，回转时有阻力，甚至发生蹩车和卡死，但一般能通水。 一、事故发生的原因 发生钻具挤夹，卡阻事故的主要原因有以下几个方面 1.孔壁岩石掉块，岩层滑移和错动 当钻孔穿过不稳定地层，由于破坏了地层的平衡状态，孔壁发生 变形，不坚固和不稳定部份就想钻孔中心产生位移。轻者表现为错动和位移；重则发展为掉块、探头石 出露和垮塌。两者都会造成夹钻和卡钻，图 8-22 表示由于孔壁不稳定所引起的夹钻和卡钻事故。 此外，引起孔壁不稳定而造成夹钻和卡钻的因素有 （1）钻进时，由于钻具稳定性差，回转对孔壁产生“敲邦”现象；加上冲洗液的冲刷，增加了掉块 和探头石夹钻和卡钻的可能性。 （2）钻进中泥浆质量变坏，未及时调整，尤其是失水量大，会造成泥皮脱落和不稳定岩层坍塌掉块 而卡夹钻具。 （3）在破碎地层钻进，盲目采用大压力、高转数。都会增加掉块造成夹钻、卡钻的可能性。 （4）扫脱落岩心或扩孔时，操作不正确，使孔壁遭到破坏，加剧了坍塌、掉块。 图 822 孔壁不稳定造成钻具卡夹示意图 （1）松动掉块卡夹钻具 （2）探头石卡钻 （3）片理发育岩层滑移卡钻 （4）溶洞中充填物掉块卡钻 2.岩层遇水膨胀，孔径收缩 当钻孔穿过塑性大的或胶结性差的岩层，如粘土层、泥岩、风化页岩、 粘性较高的煤层等。由于冲洗液侵入或岩层吸收水分，造成膨胀而增大体积，向钻孔中心收缩，形成缩 径。当钻孔缩径较严重时，便把钻具挤夹和卡阻在缩径孔段，如图 8-23 所示。 22 823 孔径收缩造成钻具卡夹 1缩径岩层 2粗径钻具 3.钢粒或碎硬质合金挤夹钻具 钢粒或碎硬质合金挤夹钻具可能有以下四种情况 （1）钢粒钻进或硬质合金钻进换为金刚石钻进时，孔底残留钢粒或碎合金未捞取干净，待钻进一段 后，残余钢粒或碎硬质合金会掉了下来，造成钻具夹卡。 （2）由钢粒钻进换硬质合金钻进时，如果孔底钢粒未捞取干净，一段冲洗液量不足，或停止循环，