地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故處理措施研究

劉鵬

[摘要]筆者根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)，主要從兩方面進(jìn)行了論述，即地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆的原因、特征及其解卡因素；地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故的處理方法，以保證地質(zhì)巖心鉆探施工及時(shí)有效的順利進(jìn)行。

[關(guān)鍵詞]巖心鉆探 吸附卡鉆 事故處理方法

[中圖分類號(hào)] P634 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-175-1

在地質(zhì)巖心鉆探施工中，吸附卡鉆這一孔內(nèi)事故時(shí)有發(fā)生，特別是常見(jiàn)于深孔施工過(guò)程。一旦出現(xiàn)吸附卡鉆事故，就會(huì)呈現(xiàn)出下列幾點(diǎn)癥狀：泥漿在卡鉆后依舊能處于正常狀態(tài)下循環(huán)，并且泵壓也正常；不存在孔壁坍塌或者巖屑沉淀的情況；卡鉆事故出現(xiàn)后縮短了提拉鉆桿伸長(zhǎng)活動(dòng)距離，直至縮短至一定值才停止。針對(duì)上述情況，通常會(huì)采用強(qiáng)力起拔、震擊解卡、浸泡解卡三種解卡方法。

1地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆的原因、特征及其解卡因素

（1）原因

泥漿護(hù)壁法是地質(zhì)巖心鉆孔施工中經(jīng)常用到的一種方法，巖心鉆探中大部分都是水基泥漿，該泥漿主要是以水為連續(xù)相（可以是淡水、海水、硬水、軟水等） 的泥漿。其固相有粘土（涵蓋所鉆地層進(jìn)入的能水化的粘土和頁(yè)巖，這些固相受化學(xué)處理后可以控制洗井液的性能） 和惰性固相顆粒（如惰性的鉆屑，石灰?guī)r）。水基泥漿具體可劃分為海水泥漿、淡水泥漿、鈣處理泥漿、鹽水泥漿、低固相泥漿、咸水泥漿、混油泥漿、聚合物泥漿。水基泥漿處于孔壁上而產(chǎn)生的濾餅存在極高的負(fù)電力場(chǎng)，有著相當(dāng)?shù)谋砻婺埽⑶疫€有一些鐵離子游離在鉆桿表面中，有著明顯的正電荷現(xiàn)象，可產(chǎn)生電力場(chǎng)且自由表面能相當(dāng)，所以兩者間形成彼此吸附作用，不過(guò)這種吸附情況只在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)。所以鉆桿實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，常常會(huì)因?yàn)橐粚铀肿犹幱跒V餅與鉆桿間，使兩者存在一定的距離，而這個(gè)時(shí)候兩者間只可形成摩阻力，沒(méi)有任何的吸附力。在鉆桿停止運(yùn)行時(shí)，泥漿液柱靜壓力和地層壓力在孔內(nèi)呈現(xiàn)出了一定的壓差，當(dāng)孔深度較深時(shí)兩者的壓差會(huì)較大，對(duì)鉆桿所形成的橫向力也隨之增強(qiáng)，導(dǎo)致鉆桿常常與孔壁相貼近，并且還使得鉆孔出現(xiàn)偏斜，鉆桿在本有重力情況下而形成了水平力逐漸壓向孔壁的下側(cè)，這樣濾餅和鉆桿之間的縫隙就處于正負(fù)電荷的彼此吸附范圍，進(jìn)而產(chǎn)生吸附現(xiàn)象，最終帶來(lái)卡鉆事故。

（2）特征

不太嚴(yán)重的吸附卡鉆事故特征：提鉆時(shí)出現(xiàn)較大的阻力，實(shí)際提升力高于鉆具自身重力的百分之三十，甚至是百分之百，在一番強(qiáng)力提升下可將鉆具拉至地面。嚴(yán)重的吸附卡鉆事故特征：鉆具難以拉動(dòng)，在不斷的強(qiáng)力提拔后，只形成了鉆具材料的拉伸量。并且拉伸量隨鉆具長(zhǎng)短的不同而不斷變化，如果拉伸量比金屬材料的極限值還要高，那么就會(huì)拉斷鉆具。不太嚴(yán)重的吸附卡鉆與嚴(yán)重的吸附卡鉆有共同之處，即存在粗徑鉆具或鉆鋌被吸附現(xiàn)象；泥漿均能順利的深入到泵中和有序循環(huán)，與埋鉆事故相反。

（3）解卡因素

在對(duì)吸附卡鉆的拉力也就是鉆桿的摩擦阻力、粘附力進(jìn)行解除過(guò)程中，可通過(guò)下列公式予以一番估算，見(jiàn)左圖。

將粘附面積、粘附壓差、摩擦系數(shù)三方相乘得出拉力，其公式為：F==rθL（ρmgh -p）f；其中，F(xiàn)代表的是拉力，r代表的是卡鉆處鉆桿半徑，θ代表的是濾餅粘附鉆桿的包角，L代表的是粘附長(zhǎng)度，ρm代表的是泥漿密度，g代表的是重力加速度，h代表的是卡鉆部位孔深，p代表的是地層壓力，f代表的是濾餅與鉆桿的摩擦系數(shù)。該公式中，必須在減小泥漿密度、減少鉆桿與孔壁的接觸面積以及避免鉆桿與濾餅間較大摩擦系數(shù)的產(chǎn)生方可進(jìn)一步降低解卡時(shí)過(guò)大的拉力。

首先，要想避免壓差卡鉆事故，就必須減小壓差，壓差具體大小直接取決于泥漿密度，通過(guò)不斷強(qiáng)化固相控制來(lái)消除該事故。其次，要想使鉆桿和孔壁少量接觸，就要保證將孔鉆直；濾餅一定程度上具有可壓縮性，所以濾餅要時(shí)刻保持堅(jiān)韌且致密。最后，為了防止濾餅過(guò)高的摩擦系數(shù)，應(yīng)采用以下措施進(jìn)行：加強(qiáng)固相控制，防止存在有害固相，泥漿含砂量應(yīng)在0.5%以下；對(duì)泥漿內(nèi)粘土的水化狀態(tài)加以調(diào)整與改善，從而使濾餅更加的堅(jiān)韌，當(dāng)濾餅被壓縮時(shí)間不斷延長(zhǎng)會(huì)提供濾餅的摩擦系數(shù)，厚度穩(wěn)定不變時(shí)，濾餅的摩擦系數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)（一般在45min）；保證泥漿較高的潤(rùn)滑性能，將各類潤(rùn)滑劑一定量的摻入泥漿中，并在泥漿中適當(dāng)?shù)幕煊?，混油?yīng)以柴油與機(jī)油為主，應(yīng)按3：1：12：1的比例進(jìn)行，混油量應(yīng)保持在百分之三到百分之八范圍內(nèi)。

2地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故的處理方法

（1）鉆桿解卡法

一旦鉆桿出現(xiàn)了被吸附現(xiàn)象，應(yīng)增加泵量，由上至下竄動(dòng)鉆桿，通過(guò)形成的鉆桿伸張、收縮及振動(dòng)作用使孔內(nèi)泥漿處于橫向沖擊狀態(tài)，鉆桿受伸縮作用會(huì)立即和濾餅產(chǎn)生較小的間隙，泥漿受橫向與縱向沖刷作用會(huì)慢慢的滲到間隙中并對(duì)濾餅造成剝蝕使其結(jié)構(gòu)遭到破壞，以此實(shí)現(xiàn)解卡目的。采用該方法需花費(fèi)一定的時(shí)間段，應(yīng)堅(jiān)持不懈、耐心充足。

（2）堿水浴解卡法

對(duì)吸附卡鉆事故解除中，使用堿水浴較為理想。在出現(xiàn)吸附卡鉆現(xiàn)象后，應(yīng)通過(guò)百分之二的純堿水溶液進(jìn)行水浴。堿水最大的作用是防止泥漿過(guò)高的粘附性，有效解卡。

（3）石油浴解卡法

石油浴主要是通過(guò)石油具有表面張力小、附著力強(qiáng)的特點(diǎn)，逐步滲入濾餅的較小孔隙內(nèi)，同時(shí)在濾餅顆粒的周圍用一層油膜包住，以形成“泡松、分解和潤(rùn)滑”作用，讓濾池變得松弛，此外，由于石油內(nèi)涵蓋一定的天然氣，當(dāng)氣體進(jìn)入到孔隙內(nèi)，會(huì)因氣體發(fā)生膨脹而出現(xiàn)膨脹分解作用，讓濾池變得松弛。

3結(jié)論

綜上所述可知，通過(guò)上述的分析，對(duì)地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故有了相應(yīng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)積累了一定的工作經(jīng)驗(yàn)，不過(guò)實(shí)際依舊有許多地方需要加強(qiáng)。具體表現(xiàn)在：不斷強(qiáng)化自身的業(yè)務(wù)知識(shí)學(xué)習(xí)，保證業(yè)務(wù)技能；深入細(xì)致考察，充分運(yùn)用當(dāng)前涌現(xiàn)的先進(jìn)高效技術(shù)與手段，積極投入到作業(yè)全程中；將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，基于生產(chǎn)一線操作人員，開(kāi)展相關(guān)的培訓(xùn)活動(dòng)，以增強(qiáng)他們的技術(shù)水平。

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