淺談地質(zhì)鉆探過程中套管事故的原因及處理

董保華

（安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽 蕪湖 241000）

1 工程實(shí)例

安徽省南陵縣戴匯-九甲銅礦普查項(xiàng)目的ZK103鉆孔，設(shè)計(jì)孔深900米，一開口徑?130，鉆進(jìn)到67米位置下入?127套管67.2米，二開?110口徑施工鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至100米左右位置，在一次下鉆過程中受阻，鉆具下不到孔底，由于操作人員經(jīng)驗(yàn)不足，判斷失誤，誤認(rèn)為是套管接頭變形，于是回轉(zhuǎn)擠壓研磨，從而把127套管研磨破損并取出部分套管碎片及孔壁巖石（如圖1）。

圖1 套管研磨破損并取出部分套管碎片及孔壁巖石

鉆探負(fù)責(zé)人了解事故情況后召開機(jī)組會(huì)議，首先下入?127公錐進(jìn)行打撈，由于該段地層為紅色角礫巖，并且已經(jīng)取出孔壁巖石，鉆孔已經(jīng)超徑，套管斷頭已經(jīng)斜靠孔壁，公錐無法進(jìn)入錯(cuò)位套管，于是決定在公錐前端焊接2米長度?50普通鉆桿并在其前端斜切口（縮小接觸面積起引導(dǎo)作用），通過該方法順利讓公錐進(jìn)入套管，通過人工回轉(zhuǎn)（套管破損嚴(yán)重，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩不好掌握）地面鉆桿，最終順利取出孔內(nèi)遺留全部套管（如圖2）。

圖2 取出孔內(nèi)遺留全部套管

2 地質(zhì)鉆探過程中套管事故發(fā)生原因分析

2.1 套管及接箍質(zhì)量

在地質(zhì)鉆探過程中，套管的材質(zhì)以及厚度參差不齊，還有選用的接箍與套管緊密度是否符合要求，在施工過程中，選用的套管及接箍質(zhì)量過差則有可能在下套管過程中會(huì)發(fā)生套管變形、脫離、折斷等情況，或者是使用壽命有限，在未成孔之前套管在孔內(nèi)就出現(xiàn)脫扣、變形以及折斷的情況發(fā)生。

2.2 孔內(nèi)泥漿性能

套管的下入和起拔與孔內(nèi)泥漿性能情況有很直接的關(guān)系，在下套管前，應(yīng)該盡量替換掉孔內(nèi)性能較差的泥漿，盡量減少孔內(nèi)巖粉以及沉渣的數(shù)量，若孔內(nèi)用泥漿無法達(dá)到一定的懸浮和護(hù)壁要求，泥漿中的固相物質(zhì)便會(huì)在井壁內(nèi)側(cè)囤積或形成成泥皮，隨著作業(yè)時(shí)間的增加，固相顆粒堆積，泥皮越來越厚。鉆進(jìn)過程中套管會(huì)受到固相顆粒的擠壓造成變形甚至斷裂，或者是成孔后起拔套管的難度大大增加，進(jìn)而出現(xiàn)套管遺留事故。

2.3 套管下入起拔及封固

地質(zhì)鉆探下套管環(huán)節(jié)中，一是套管底部沒有坐落在硬盤上，下部沒有合理封閉，造成鉆進(jìn)過程中沖洗液對(duì)套管底部沖刷，以及鉆具對(duì)套管經(jīng)常碰打，造成套管底部懸空，導(dǎo)致套管下沉。二是下入套管不正，或下入是強(qiáng)擊插進(jìn)，或地層發(fā)生位移，或者鉆孔超徑嚴(yán)重和彎曲，都會(huì)造成套管偏斜；三是起拔套管時(shí)強(qiáng)拉硬頂會(huì)發(fā)生套管折斷；四是套管下在嚴(yán)重彎曲的孔段，或者套管本身嚴(yán)重彎曲，下套管時(shí)阻力大采取強(qiáng)壓硬打迫使套管下降，五是套管底部和上部沒有進(jìn)行密封措施，這樣施工過程中孔內(nèi)泥漿進(jìn)入套管外壁與孔壁的環(huán)狀間隙內(nèi)，造成對(duì)套管外孔壁的沖刷和套管與孔壁之間泥漿性能的破壞和孔內(nèi)返出泥漿中的巖粉進(jìn)入套管與外孔壁的環(huán)狀間隙中，造成后期套管的卡夾，六是下入套管如果相對(duì)較深時(shí)，施工時(shí)間較長時(shí)，沒有在套管與接箍合縫出通過點(diǎn)焊加固套管等措施導(dǎo)致套管脫扣。

3 地質(zhì)鉆探過程中套管事故發(fā)生處理方案

3.1 套管偏斜的處理

（1）發(fā)現(xiàn)套管柱下人后產(chǎn)生偏斜時(shí)，可將套管柱上提一段距離，扭轉(zhuǎn)一定角度再下。下定后，用儀器測(cè)量其彎曲度，如符合要求，則可將管柱固定，如彎曲度仍然很大，必須將管柱提出孔外，糾正孔斜后，重新再下。

（2）下套管跑鉆時(shí)，特別是在鉆孔較深時(shí)，應(yīng)該及時(shí)撈出事故套管，更換墩彎或墩壞部分套管。

3.2 套管下跑的處理

（1）如果跑下去的套管上端的絲扣完好，而且也不歪斜，則根據(jù)跑下去的深度從孔口下人補(bǔ)充套管，與跑下去的套管在孔內(nèi)直接連接，然后在孔口用套管夾板固定。

（2）如果跑下去套管上端壞了，應(yīng)把跑下去的套管打撈、起拔上來，重新下人。

（3）如果上端已壞的套管起拔不上來，則可先用大一級(jí)口徑擴(kuò)孔至套管頭以下0.3m～0.5m，然后采用同徑套接。如果孔徑允許換小，則可在原套管內(nèi)再下人一套小一級(jí)套管。采用同徑套接時(shí)，在補(bǔ)入套管的下端焊接大一徑的套箍，套在下跑套管的上端。

3.3 套管脫節(jié)和錯(cuò)動(dòng)的處理

發(fā)生套管脫節(jié)后，必須將上部套管全部提出，檢查脫節(jié)處的情況，分別采取不同的處理方法。

（1）如果套管脫節(jié)后，上段套管與下段套管絲扣都很完好，而且中心線未錯(cuò)開，則用上段套管與下段套管直接對(duì)扣。

（2）如果下段套管在脫節(jié)后，斷頭已經(jīng)損壞，但中心線尚未錯(cuò)開，這時(shí)必須先用公鏈把這一段套管卸掉，或用割管器把損壞的部分割掉，然后再用處理下跑套管的方法處理。

（3）如果下段套管在脫節(jié)后，上、下絲扣都完好，但中心線發(fā)生了錯(cuò)動(dòng)，下入套管對(duì)接不上時(shí)，可采用導(dǎo)向體下人；當(dāng)上部套管下入到離下部套管管口。0.3m～0.5m時(shí)，用鉆桿下人鐵質(zhì)錐形體并停留在兩段套管的中間，扶正上下套管，再下降上段套管。

（4）如上述方法處理無效，允許換徑的情況可下入小一級(jí)口徑套管。

3.4 套管折斷的處理

（1）用套管公錐或撈管器打撈折斷的套管。如果需要重新下人，則換用完整套管，

（2）如果折斷的套管難以起拔上來，則可用同徑套接、或同徑座接等方法處理。

（3）如折斷的套管較深，在允許換徑的情況下，可下人小一級(jí)套管。

3.5 套管卡夾的處理

所謂套管卡夾，就是指套管在提拔時(shí)受到卡塞拔不上來。

如果孔內(nèi)套管數(shù)量較少，巖層較完整，套管下人的時(shí)間不長，套管被卡夾不嚴(yán)重時(shí)，可直接用升降機(jī)起拔，或采用多股鋼絲繩強(qiáng)力起拔。如果孔內(nèi)情況復(fù)雜，套管被卡夾較嚴(yán)重時(shí)，可先用千斤頂將套管頂活，然后再用升降機(jī)起拔，或者采用拉打結(jié)合，頂打結(jié)合的辦法將套管處理活動(dòng)后，再用升降機(jī)起拔。如果孔內(nèi)情況復(fù)雜，套管數(shù)量較多，卡夾得特別嚴(yán)重時(shí)，經(jīng)上述方法處理無效，則可采用兜底強(qiáng)力起拔，擴(kuò)孔反套管，“割、擴(kuò)、卡”起拔，等方法進(jìn)行處理。

3.6 擴(kuò)孔反套管

擴(kuò)孔反套管，適用于套管很長，不易起拔，且地層比較穩(wěn)定的情況下。

擴(kuò)孔鉆具應(yīng)比孔內(nèi)套管大一級(jí)，長度相當(dāng)于兩根套管。使用帶內(nèi)錐度小肋骨鉆頭，異徑接頭應(yīng)連內(nèi)絲扣，以連接導(dǎo)正鉆桿和導(dǎo)正器。導(dǎo)正器長度應(yīng)超前擴(kuò)孔鉆頭200mm～300mm。擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)采用慢速輕壓。感覺孔內(nèi)有阻力，應(yīng)適當(dāng)提動(dòng)鉆具，防止擠夾鉆。進(jìn)尺不宜過快。提鉆后，應(yīng)灌孔，防止坍塌。

擴(kuò)孔超過一根套管后提鉆，再下人反扣套管公錐，用反管器或利用開反車將套管反回。這樣反復(fù)進(jìn)行，可逐漸將套管全部反回。為了反回套管時(shí)省力，可先用千斤頂將套管絲扣頂松或者是利用切割器將套管切斷后再反。每次擴(kuò)孔長度應(yīng)超過每根套管長度1m～1.5m，以便下次擴(kuò)孔時(shí)導(dǎo)向擴(kuò)孔鉆具找著原來的地方。

4 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代地質(zhì)鉆探工作效率有了顯著提升，因此保障鉆探施工安全和效率，進(jìn)行深孔地質(zhì)鉆探過程中套管事故處理項(xiàng)目研究頗為重要。在地質(zhì)鉆探過程中，選擇正確的處理手段，避免發(fā)生套管事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)套管鉆井技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)于解決地層鉆進(jìn)問題以及深孔鉆進(jìn)問題，有著重要研究價(jià)值。