常见钻探事故处理

第一章 卡钻事故分析随着劳动法规的逐渐健全、规章制度的逐年完善以及职工安全技术培训力度的加大、生产环境和劳动条件的改善 , 我国的煤田钻探安全事故呈逐年下降趋势, 孔内事故由过去的20%降到10%以下, 有的达到1%。 然而 , 引发孔内事故的因素多样, 有些因素是突发性的或者是无法避免的 , 这就要求我们要仔细研究发生事故的原因 , 采取可行的技术措施加以避免。 只有尊重客观规律 , 理论联系实践、群策群力才能将事故发生率降到最低。只有将事故发生率感到最低才能效提高钻探效率, 降低生产勘探成本. 因此能很好的处理钻探中的事故尤为重要。下面将介绍卡钻埋钻事故的处理。1. 钻头直接与孔壁或岩心挤夹孔壁和岩心不规则， 操作不当， 钻头与孔壁或岩心直径挤夹金刚石钻进或硬质合金钻进时，上一回次钻头内、外径磨损严重，孔径相应缩小，孔身呈上大下小；岩心相应增粗，呈上小下大。 下一次使用新钻头时，往往外径大于孔径； 内径小于岩心直径， 如果下钻过猛或升降钻具时跑钻，就会发生钻头直接与孔壁或岩心挤夹，如果岩石均匀，挤夹程度就更加严重。另外，在钢粒钻进中，如果岩心破碎呈块状时， 容易因离心力等作用， 从钻头水口处就跑出，挤到钻头与孔壁之间而挤夹钻具。2. “键槽”造成钻头卡阻孔身弯曲， 孔壁形成“键槽”在斜孔或弯曲孔段的凸出的弧形面上， 经常受到钻杆的磨刮。特别时减压钻进时， 上部钻杆将承受拉力， 受拉力的钻杆旋转时就不断想弯曲孔段的凸出面碰磨，或者由于升降钻具时，经常在凸出面拖拉。久之，沿孔壁形成一条纵向沟槽，形如机械轮上的键槽。“键槽”机构往往产生在不太坚硬的岩层中， 太硬的岩层不宜被磨刮成沟槽。 太软的岩层钻进速度快，也不易形成牢固的“键槽”。已形成“键槽”的钻孔，在提钻时钻杆受拉，呈纵向伸直， 就自然嵌进槽中，当粗径提到“键槽”下端， 就受阻呈拉紧状态。如果“键槽”深而牢固，即造成卡钻。3. 岩粉“悬桥”造成卡钻( 1) 孔身不规整， 孔径大小变化悬殊， 形成岩粉“悬桥” 当冲洗液携带岩粉上升时，一旦达到孔径变大的部份， 由于钻孔大面积突然变大， 流速立即降低， 一部分冲洗液还会形成涡流，于是岩粉逐渐沉积，形成“悬桥”，造成钻具卡阻。(2) 岩粉“悬桥”往往在以下环境力产生：a. 岩粉“悬桥”多形成在钻孔换径处，换径次数越多，形成“悬桥”机会就越多。b. 钻孔穿过天然溶洞的底部。c. 在松软地层中钻进，冲洗液量大，孔壁被冲刷而形成超径孔段。d. 岩块或其它可溶岩层， 由于冲洗液的溶解， 钻孔就严重超径，在超径孔段的底部，容易形成岩粉“悬桥”。4. 套管偏斜造成卡钻套管柱偏斜，管鞋突出 用套管护壁时，套管没有下直、下正，或没有下到基岩硬盘，或下套管换径后孔身弯曲， 使得套管鞋突出于孔底， 钻具提升时就会受阻。 特别时钻具带有取粉管时， 取粉管顶部往往被套管鞋挂住。 如果组昂于粗径连接得不同心， 更会加重上述情 况的发生 .5. 物体落入孔内造成卡钻小物件落入孔内 由于操作不慎，粗心大意， 将卡盘扳手、活动扳手等小工具、小物件掉落孔内， 卡在组昂与异径接头连接处， 使钻具受到卡阻。例如： 图 1-1 为大拨叉掉入孔内 造成的钻具卡夹示意图：0II 3905001咕孔设计统梅图钻孔与敏粘口同图1-1拨叉落入孔内造成钻具卡夹第二章 事故发生前的征兆钻具挤夹、卡阻事故发生前，都有一定的预兆和特征。掌握好这些征兆，及时采取预防 措施，是避免发生这类事故的重要方面。（1） .钻具提动和转动都有阻力， 如涩滞、蹩劲等现象。下钻时常常发生遇阻“搁浅”。（2） .提钻后岩心管和钻头有明显擦痕，或粗径钻具表明刮有岩泥、泥皮，取粉管内掉 块增多，块度增大。（3） . 如果时掉块卡、夹钻，则钻进时有蹩车现象，提动钻具感到有劲；升降钻具时，不是突然卡住；开始往往可以活动一定距离。一般情况下孔内反水正常。（4） . 如果时探头石或键槽卡钻，卡钻位置不变，起下钻到此孔深就受阻，一般没有挤夹力，冲洗液可以正常循环。当粗径钻具与卡阻部份脱离接触时，钻具回转无阻。（5） . 如果是岩层错动和岩层遇水膨胀缩径卡钻、夹钻，除升降钻具遇阻，回转阻力增加外，还有蹩泵现象。（6） . 如果钻头与孔壁直接挤夹，钻具不能回转，提升阻力很大，送水时有蹩泵现象。（7） 7）. 如果时钢粒挤夹钻具，夹钻初期能在较大泵压下开泵，但返水很小。如果孔内清洁，蹩泵不严重，稍许提动钻具蹩车程度减轻，下放钻具有蹩停车现象。如果孔内钻粉、岩 粉较多，则钻具回转阻力很大，蹩泵现象也严重。（8） 8） . 岩心与钻头或碎岩心挤在钻头与孔壁之间时， 钻具回转阻力较大， 提动钻具吃力， 但不蹩泵，可能有骤然蹩车现象。第三章 事故的预防钻具挤夹、 卡阻的原因很多，而且比较复杂， 必须根据具体情况和出现的征兆，采取相应的预防措施，把事故消灭在萌芽状态。一般预防方法有：1. 保持孔壁的稳定性在松软坍塌、掉块、 裂隙发育、 容易产生滑移和错动的岩层中钻进时， 需千方百计地（ 1）采用比重较大、粘度较高、失水量小、含沙量低的泥浆冲洗。经常保持泥浆的良 好造壁性能，以维持孔壁的完整。（ 2）钻具提出孔外时，孔内应注满泥浆，保持对孔壁有一定的液柱压力。（ 3）冲洗液流速不应过高，以防计息冲刷作用冲垮松软的孔壁。（ 4）钻具的转数要适当降低，以减轻钻杆对孔壁的震击。（ 5）在坍塌、掉块严重的情况下，可采用粘土球固壁、灌水泥、下套管、高分子聚合 物护孔等方法，保持孔壁稳定。（ 6）选择合适的钻进方法，采用合理的钻头结构和钻进参数，从生产管理和技术措施各方面保证尽快穿过复杂孔段。2. 防止遇水膨胀止岩层缩径（ 1）采用失水量小、含沙量低、粘度不大的优质泥浆洗孔。（ 2）在浅孔（200m 以内）条件下采用无泵钻进。（ 3）使用肋骨钻头钻进，保证粗径钻具与孔壁有足够的环状间隙。使大量的冲洗液畅通，而且有一定的缩径余地，避免发生钻具恶性挤夹。（ 4）加强扩孔修整孔壁的工作。每一回次后可专程划眼一次。有事在钻头以上另加一个扩孔器，边钻边扩，以便节省专门划眼的时间。（ 5）采用取粉管上部装反钻头的钻具钻进。以便在孔径收缩时，边回转钻具边向上用反钻头修扩孔壁。3. 防止在坚硬岩层中钻进时钢粒、碎硬质合金夹钻（ 1） 钢粒或硬质合金换用金刚石钻进时， 孔底残余钢粒或碎硬质合金粒必须打捞干净。（ 2）钢粒钻进改用硬质合金钻进时，也必须实现把孔内残余钢粒捞净。（ 3）硬质合金钻进改用钢粒钻进时，第一回次应使用小钢粒和旧钢粒钻头，投砂量不宜过多，送水量不宜过大。并且，下钻时不能一下到底，在离孔底0.5m 左右处，即开泵扫孔，防止猛下到底造成挤夹。(4)采用钢粒钻进时，要正确控制投砂量和送水量。回次之初投砂量不宜过多；绘制 之末孔底又不能没有钢粒。送水量不能忽大忽小。总之，应保持孔底又一定数量的钢粒。以求孔径变化比较均匀，钢制钢粒在粗径钻具与孔壁间隙小的地方造成夹钻的机会。4. 保持孔内清洁(1)孔内岩粉、钻粉过多，超过 0.3m时，必须专门捞取。(2)钻进时，一般应等冲洗液返回孔口后(漏水孔除外)，方可开车钻进。钻进中水 泵工作不正常，应停钻检修。检修前应将钻具提到安全孔段，以防钻具挤夹和陷埋。(3)使用泥浆时，应做好净化工作。(4)钻进中产生的岩粉粒度大或有岩屑时，应带取粉管。(5)钻进裂隙发育、掉块的岩层时，在钻具结构上应注意以下几点：a.在钻入裂隙严重的地层以后，应尽可能的加长粗径钻具，时粗径保持在严重裂隙层的上部，以减少因掉块而卡钻的可能性。钻穿该层后，可采用水泥胶结或下套管等方法固壁。b.钻进有掉块可能性的岩层时，应在粗径钻具上部采用铳刀式异径接头。带取粉管时要用上端马蹄形的取粉管；不带取粉管钻进时，禁止使用取粉管接头。c.在取粉管上部反刃反扣硬质合金钻头。在发生掉块时，可向上反扫，将掉块扫掉。5 .防止套管卡阻钻具(1)套管谢步一定要下到完整岩层，并达到一定深度。(2)套管一定要下正下直，钻具也要正、直。(3)每次提钻到套管鞋附件，动作要慢。切勿猛提。(4)下套管后用钢粒钻进时，应避免粗径钻具在套管内钻进。为此，在下套管前，先 采取较原来孔径小一级的粗径钻具并带导向，用钢粒钻出相当粗径钻具长度的小眼，然后再下套管。6 .对孔身采取防斜措施采取防斜措施，减少钻孔弯曲，避免“键槽”现象发生。7 .合理选择钻头硬质合金或金刚石钻进时， 应严格控制钻头的内、 外径磨损。应在钻头结构设计和镶焊 制造工艺上提高钻头的耐磨性，因此应合理选择钻头， 在使用上防止过早磨损，磨损过度的钻头应及时进行更换。第四章事故的处理方法钻具卡夹事故发生以后， 应及时进行处理，否则会使事故清洁加重， 并有继而发生埋钻 或折断钻具的可能。处理事故，统称用升降机和油压系统向上提拔， 或串动与回转相结合进行处理。 在返水 的情况下不应停送冲洗液，如果无效，则采用吊锤震打或千斤顶上顶。再无效时，就根据孔内具体情况，采用反、透、扩、害U、掏等方法处理。处理方法一般可分为四步：8 .处理方法及应注意的问题第一步处理方法及应注意的问题(1)提：在设备能力允许的条件下，可用升降机配合滑轮组，强力提拉孔内受阻钻具。 当钻具被卡埋时，一般均用此方法，但必须注意钢丝绳、天车、钻塔、钻机及地基等 各方面的情况，最好配备“拉力计”，以防造成人身事故。(2)打：借助吊锤打击的震动力，向上或向下打击事故钻具。这种方法适用于浅孔或掉 块及钢粒挤夹事故。这种方法简单，故常被采用。在用吊锤冲打处理孔内事故时，可 用滑轮打吊锤及其它安全打吊锤装置。在使用吊锤处理孔内事故应注意：最好不要利用升降机直接拴绑打吊锤；孔壁 不稳定而易发生坍塌时，不宜采用此方法，否则，会使事故恶化。(3)震：将机械震动器接于事故钻具的上端，并用升降机拉紧，使事故钻具收到强烈震 动而排除。但必须注意防止孔内钻具受震而脱扣。(4)捞：用公母锤、卡管器等捞取脱落或折断的事故钻具。这是一种常用的处理事故的 方法。(5)冲：用小径钻具(或钻杆)或套管下入孔内，通过泥浆泵的高压液流冲出事故钻具 周围的埋、卡物。但必须在孔壁稳定的情况下，用此方法。(6)抓：用下部带齿的抓筒，处理掉入孔内的小物件或测斜仪。(7)吸：用磁铁打捞吸取掉入孔内的小物件或吸正靠孔壁的事故钻杆断头，配合丝锤打 捞。(8)粘：用粘泥、黄蜡、沥青等粘取掉入孔内的小物件或金刚石钻头胎体或金刚石。(9)窜：用升降机提拉、吊锤上下打击、或开车上下扫，用以处理还有一定活动余地的 被阻事故钻具。(10)顶：用千斤顶(丝杠式和油压式)或油压钻机加减油压，顶拔事故钻具，这也是常 用的方法。但应注意的：用千斤顶顶拔时，应考虑钻杆能承受的能力，以防顶断；还 应特别注意卡瓦飞出伤人。第二步处理方法及应注意的问题(1 )反：用反丝钻杆和丝锤，找好中和点，尽可能地多反回一些事故钻杆，再配合其它方 法处理。因为“反”不是一个单独的处理孔内事故的方法。反钻杆应采用钢丝绳反钻具、棘轮反管器等安全方法。另外，防止在反钻具时 因弹力反转而发生人身事故。(2)套：用比钻进大一级的钻具扩孔套取，因而只适用于较软的岩层及浅孔的岩层中， 当孔内留有事故钻杆时，必须先“反”后“套”。扩孔时，为了防止钻口弯曲，应带 导向。(3)切：用割管器分段切割取出事故钻具。这种方法用于处理钻具卡、埋过紧而又较长 的情况下。采用“切”常用于处理岩心管或套管事故。(4)钩：用特制的钩子、捞矛等，以导正靠边的事故钻杆头，或钩住加大接头处，将事 故钻具提出，或是捞取掉入孔内的钢丝绳及电缆等。第三步处理方法及应注意的问题(1)穿：用比原钻进用的事故钻具小1-2级(最好小 2级)钻具，先从事故钻具中心穿过去，借其震动、回转、碰撞，以减轻或消除事故钻具外侧被挤夹的阻力，然后用“捞”的方法处理。当岩心管接头、 岩心管及取粉管留在孔底时，在采用“穿”的方法之前，先用“录等方法处理。(2)录U：用与原事故钻具用径的磨铁钻钻头，将岩心管或取粉管接头、取粉管的外围直 至丝扣处剥掉一层，然后再取出接头。(3)扫：用特制平面钻头将残留孔内粗径钻具或钻头劈开或扫掉，然后取出。在“扫” 或“劈”时，注意夹钻及多头劈开。(4)泡：把柴油、碱水或盐酸注入孔内，浸泡被埋住或泥皮吸附卡钻，使事故钻具与孔壁松 弛，利于处理。第四步处理方法及应注意的问题(1)绕：用偏心楔子偏斜钻进，绕过事故钻具。采用此方法时，必须按地址设计进行。(2)炸：将炸药装在特制的爆破筒内，从钻具内送入预定孔深进行爆炸，炸断钻杆后而取出， 或用于处理套管被卡，以震松或将套管冲出。9 .对不同原因所造成的卡夹事故处理(1)掉块卡夹钻具的处理掉块卡钻时，如果钻具能回转，也能在一定的范围内上、下活动，则应用串动的方法处理。提升钻具有劲后不要死拉，要少许回绳使钻具能够串动，并用钳子回转钻具， 再提升钻具，有劲后再少许回绳，并用钳子回转钻具。每次提升的距离，应大于串回的激励，这样反 复地“多提升，少回绳“，可逐渐将钻具提出孔口。如串动处理无效，可进一步采取边提动边扫的方法处理。倘若事先已采用了带反钻头的钻具钻进，遇卡后采取边提边开车上扫的方法很有效。倘若边提边扫还是不能解卡，则可采用吊锤上下震动。 一般在浅孔段用吊锤震打处理卡钻事故是比较有效的。如果在深孔断。吊 锤震打无效时，用孔内冲震办法处理。 如卡夹部位在钻孔中途， 可用加重钻具下如孔内往复 冲打，打动后用丝锥捞取带短钻杆的粗径钻具。 如卡夹部位在孔底，则用空内卡钻震动器进 行冲击震动，收效后一并捞起事故钻具。拉杆带动下部冲击接头向下移动，使丝锥与事故钻具扭接。 当丝锥 使下冲击接头与上冲击接头结合，孔内卡钻，当震动器下到孔内用丝锥扭接事故钻具时， 使上部异径接头的凸缘与上部冲击接头凹槽集合即可扭转， 扭紧后，将中继器提起，使异径接头与上部冲击接头分离, 开车回转，钻具即可起冲击震动作用。操作注意事项：a.使用前，应对震击器的各部丝扣，冲击牙齿等的磨损情况进行详细检查，以防再发生新的事故。b.下钻时，准确计算机上余尺，掌握好升降机，严防跑管，在接近事故钻具时，应缓慢 下降。c.开始震动前，先向孔内送水，以冷却震动器和排除空内岩粉。d.在操作过程中应听取回转声音，发现不正常时立即停车进行研究处理。e. 当立轴向上移动，证实处理有效，则可停车提钻。用以上方法处理掉块卡夹钻失效后，就要考虑扩、透、割、磨等措施。如孔浅，岩石可钻性级别又不太高时。可用大径扩的方法套取；若孔深，岩石又坚硬时，一般采用小径透。由于掏心钻进过程中的震动， 往往卡夹自然解除。 用丝锥即可捞起事故钻具。 如果在深孔情况下，钻具卡夹又很牢，可直接用劈、磨等方法消灭事故钻具。（ 2） . 探头石或岩层错动卡夹钻具的处理主要处理方法时把探头石或岩层错动的部分扫碎扫掉。 如果事故钻具带有反钻头， 则可向上扫碎卡夹物。否则，可采用吊锥向上震打，若不能解卡时，可把粗径送回孔底，将粗径上部的钻杆全部反回， 然后下同径钻具从上向下把障碍物扫碎， 再用丝锥把事故钻具打捞上来.倘若事故钻具卡夹的很紧， 难以送回孔底， 则先将上部钻杆反回后， 用重钻具向下冲打。下加重钻具前，防止遇阻，可根据孔内具体情况适当用同径钻具扫孔。（ 3） . 岩层缩径卡夹钻具的处理首先用升降机强力起拔，用千斤顶上顶。上述办法无效时，则需反回全部钻杆。用割、劈、磨等方法消灭粗径钻具。一般不采用扩或透等方法。 因为在缩径钻孔中扩孔， 很容易造成双重挤夹。 同时， 缩径夹卡钻具主要时侧面压力作用所致， 用透的方法往往得不到良好效果。（ 4） . 钢粒或碎硬质合金粒挤夹钻具的处理一般钢粒或碎硬质合金粒挤夹钻具时， 冲洗液尚能循环。 首先应增大泵量， 冲散挤夹物。减轻挤夹程度。 如果挤夹不严重时， 边冲洗用升降机提拉串动钻具。 扩大钻具活动范围即可解除。如果失效，也可用吊锤冲打，吊锤冲打时处理此种事故的有效方法，特别是浅孔，效果更为显著。深孔或挤夹严重时，用升降机，吊锤处理无效时，则可用孔内震动器处理。上述方法均无效时， 需采用小径钻具透过事故钻具的方法，以便减弱挤夹程度， 再用丝锥打捞。倘若仍提不动， 可用分段切割的方法处理。通常不宜采用扩孔套取，以免发生双重挤夹事故。为减轻体力劳动强度， 提高吊锤冲打效率， 在有条件的情况下， 如使用配备有付卷筒带动吊锤进行机械冲击。此外，还可专门配备差速式打吊锤机， 用在没有付卷筒的情况下，代替柴油机或中间轴一级人力打吊锤， 差速式打吊锤机实际上时割中间传动机构， 利用差速机构代替中间轴（或柴油机）打吊锤。 使用时把它安装在钻机和柴油机之间， 绳子连接方法如即一头栓卡于升降钢丝绳上的适当位置； 另一头绕过飞轮， 在飞轮撒谎那个缠绕两圈， 再通 过两个导向滑轮，最后用绳卡固定于卷筒上。 击打时，主要是通过操纵杆， 使锥鼓离合器于 卷筒结合，吊锥便可向上冲打。（ 5） . 钻具于孔壁直接挤夹的处理首先用升降机起拔， 但不要回转钻具。因为孔内钻具回转，钻头位置发生变化，可能在孔壁刻出沟槽， 增加了上提的阻力。 如升降机起拔不动时，可根据具体情况用打、 顶等方法 处理。（ 6） . 岩心夹钻的处理岩心夹钻一般挤夹力不大，用升降机强力起拔，串动钻具，待有了活动间隙之后， 开车 回转钻具即可解除。再重新扫孔，将甩出的岩心套入钻头内，就可正常钻进。（ 7） . “键槽”卡钻的处理“键槽”卡钻的处理应在发现孔壁有“键槽”的迹象后， 立即进行纠斜， 接长岩心管进行扩孔， 消除“键槽”。 钻进时用带反钻头的钻具或用带铣刀刃的岩心管接头， 在有被卡象征时， 即开车向上扫，破坏“键槽”。有时还应下入套管隔离“键槽”。发生“键槽”卡钻后，用提、打、顶的方法往往无效，有时可改用小一级的钻具钻进。（ 8） . 套管鞋部卡阻钻具的处理用与事故岩心管同径的岩心管短节， 将其下端加热打成收缩状， 作成一导正器， 顺钻杆将导正器投入孔内， 投入之前孔内粗径钻具必须升到套管鞋附件。 这样， 导正器收缩口即插入取粉管上端，而导正器尾部仍在套管内，下部粗径即可顺利提出。为了根除卡阻钻具的后患， 必须将套管柱调正， 或将套管起出改用合格管鞋后重新下入。（ 9） . 岩粉“悬桥”卡钻的处理首先应增大冲洗液量并尽量使钻具不停止转动， 一般通过该冲洗液冲洗， 串动和回转钻具可以消除。如卡阻较严重，既蹩车又蹩泵， 则可反掉“悬桥”上部的钻杆，下同径钻具扫孔，消除岩粉障碍后，再下丝锥捞取下部钻具。（ 10） . 泥皮粘附卡钻的处理泥皮粘附卡钻的处理应采用碱水浴时简单而成本低的有效办法。所谓碱水浴就是用2%3%的纯碱水注入孔内，侵泡事故钻具。在压入碱水的过程中，应辅以串动和回转钻具。一般几小时后，即可解卡。结束语对于钻探工程孔内事故， 一般不会直接造成人员伤亡， 但孔内事故往往引发一系列其它危害。并且在处理事故（排除孔内故障）的过程中，常危及到人身安全。因此对于孔内事故还是以预防为主。 在钻进过程中随时了解地层的地质情况， 根据不同的岩层选择合适的钻头、 配置适应于这种岩层的钻井泥浆、调节合理的钻压、转速、冲洗液量。另一方面应加强对人员的培训， 从管理、 技术等方面采取预防措施，这样就可以减少事故发生了。对于已经发生的事故。可以采用顶、反、透、割、掏等方法处理。卡钻事故一般在浅孔段用吊锤震打比较有效， 如果在深恐段吊锤震打无效时可采用孔内冲震、 反等其它方法处理，所以只要做好上述预防措施就可以降低事故发生， 对于发生的事故也可以用上述事故处理方法进行处理，选择合理可行的事故处理方法就可以提高钻进效率、减少资源浪费。附图一：异径接头 273.10(1。*工)套管中177. 8”尾管回接口果是活动套管应固定中244_ bmm日 6/（ in）?L3250a,深度可调整由31L Jiu（12 Vin）孔眼2000，期度可眄期中219. 1吨（8期4力） 无核堡尾管3444. 5mm(17 Zp in) 显眼100血15 &mai(6 Vf in) 扎眼FiOOOil7in）无接魅尾管 S1能不扩眼、不卜谟层官管）岩芯管及套管接头附图三：岩心管及套管接头附图四：吊锤附图五：丝锥