鉆孔孔內(nèi)事故預(yù)防和處理

李偉剛

（咸陽(yáng)西北有色七一二總隊(duì)有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 概述

在鉆孔施工過程中，由于各種原因，經(jīng)常發(fā)生鉆孔孔內(nèi)各種故障而終止正常鉆進(jìn)，這就是通常所說的孔內(nèi)事故。它主要影響鉆探進(jìn)尺，推遲施工進(jìn)度，影響項(xiàng)目成果的提交。如果處理不當(dāng)，造成鉆探進(jìn)尺報(bào)廢，大大增加鉆機(jī)施工成本，嚴(yán)重時(shí)損壞機(jī)器設(shè)備，甚至造成人身傷亡等嚴(yán)重后果。因此，預(yù)防鉆孔孔內(nèi)事故發(fā)生，合理有效的事故處理方法，都是十分重要的。

2 處理孔內(nèi)事故的基本方法

孔內(nèi)事故發(fā)生在鉆孔中，具體的處理方法主要視具體現(xiàn)場(chǎng)的情況而確定。根據(jù)事故的類型、性質(zhì)以及設(shè)備能力、現(xiàn)場(chǎng)處理工具等不同因素，采用不同的處理方法，常用有以下一些方法。

（1）撈。用各種類型的絲錐、打撈器、自制加工工具等打撈孔內(nèi)事故鉆具。

（2）提。發(fā)生卡鉆、埋鉆、夾鉆等事故時(shí)，要先用卷?yè)P(yáng)機(jī)提拉，但是必須在設(shè)備負(fù)荷允許的情況下，提拉阻力較大時(shí)，可用雙繩或三繩滑輪強(qiáng)力提拉。

（3）掃。孔內(nèi)某段遇阻，可向上或向下不斷掃孔，把夾物掃碎或擠入孔壁。

（4）沖。使用泥漿不斷循環(huán)沖洗，將掉塊等雜物沖掉。

（5）打。打吊錘或使用振動(dòng)器，以使鉆具松動(dòng)而解卡。（6）頂。用千斤頂或液壓起動(dòng)機(jī)，強(qiáng)力起拔鉆桿。（7）反。使用反絲鉆桿和絲錐，將事故頭分若干次從孔內(nèi)反上來。

（8）套。使用較大鉆具套銑，一般擴(kuò)至事故頭以下，再用絲錐撈取。

（9）磨。用特制鉆頭或磨鞋平穩(wěn)地把事故頭磨掉沖洗返上來。

3 處理孔內(nèi)事故的基本要求

（1）及時(shí)報(bào)告。

（2）冷靜分析。

（3）謹(jǐn)慎處理。

（4）認(rèn)真總結(jié)。

4 工程實(shí)例

4.1 金堆城項(xiàng)目ZK0811鉆孔情況說明

開孔設(shè)計(jì)1060m，地層復(fù)雜巖石破碎易坍塌。鉆至570～620m之間遇到斷層泥巖，地層縮徑，鉆機(jī)打倒車，泥漿憋泵。上鉆重新配制泥漿處理事故，0.1%～0.3%PHP溶液再加入0.5%～2.0%GSP溶液，配制成膠液；加大泥漿比重，加入2%～3%預(yù)水化膨潤(rùn)土。

鉆至803m憋水進(jìn)尺不正常，當(dāng)班上鉆發(fā)現(xiàn)下擴(kuò)孔器折斷，處理事故：

（1）內(nèi)管鉆具總承掉進(jìn)井內(nèi)，打撈內(nèi)管，先用?71mm母絲錐跑鉆無果；

（2）下普鉆無內(nèi)唇?75mm鉆頭套銑鉆具和內(nèi)管，3個(gè)班處理成功；

（3）處理殘留擴(kuò)孔器和鉆頭，用硬胎體鉆頭磨12h后又發(fā)現(xiàn)憋泵井內(nèi)阻力大無法正常鉆動(dòng)決定上鉆，發(fā)現(xiàn)鉆頭胎體掉井內(nèi)；

（4）連續(xù)6d 上下鉆發(fā)現(xiàn)掉5 個(gè)鉆頭胎體，水壓正常；

（5）最終發(fā)現(xiàn)水不循環(huán)，多次找原因判斷水路問題，拆水泵等多種方法后開始排查鉆桿；

（6）找出原因?yàn)橹虚g600m 處鉆桿接手有細(xì)微裂縫；

（7）上鉆解單根逐根檢查并發(fā)現(xiàn)接手問題換新接手；

（8）重新下?77mm鉆頭，胎體硬度52，磨6個(gè)班后最終井內(nèi)殘留5cm取出；

（9）鉆進(jìn)2個(gè)班沖洗井壁后正常鉆進(jìn)至終孔。

4.2 金堆城項(xiàng)目ZK1007鉆孔情況說明

（1）鉆孔 2013 年 4 月 9 日鉆至700m 時(shí)上鉆換鉆頭后掃孔到底，加單根后憋泵到10MPa，調(diào)整泥漿比重1.06g/cm3，粘度30s左右后循環(huán)20min，拉內(nèi)管剎死,干燒后上鉆處理。

（2）到4月10日下鉆300m遇阻，返水量減小，當(dāng)班泵壓4～5MPa，強(qiáng)行快速掃孔，穿過遇阻段，避免拉內(nèi)管耽誤。

（3）鉆至700m左右掃孔突然憋泵至10MPa?，F(xiàn)場(chǎng)方案：連續(xù)提拉、頂油缸、開關(guān)水泵，20min后上提2m后泵壓恢復(fù)，掃孔井內(nèi)有劇烈響聲，判斷有掉塊，繼續(xù)在此段掃孔，調(diào)配大比重泥漿，循環(huán)30min后上返泥漿變化明顯，撈出大量巖粉，繼續(xù)調(diào)整泥漿，掃孔循環(huán)。

注意：夜班應(yīng)該嚴(yán)格重視泥漿，嚴(yán)防泥漿破壞。

（4）到 4 月 12 日增加泥漿池?fù)Q泥漿后，循環(huán) 2h 以上，加桿掃殘吃至井底，證明泥漿體系有效，只是循環(huán)不到位。泥漿保障班與班一致，交接清楚。

4.3 金堆城項(xiàng)目ZK1209鉆孔情況說明

（1）該孔設(shè)計(jì)500m，現(xiàn)在施工深度已達(dá)596m，仍舊在礦體中穿行，由于地層巖石極其破碎，從2012 年11月27日井內(nèi)施工無進(jìn)展。

（2）該孔10月23日開鉆，11月6日396m上鉆換鉆頭時(shí)，90～110m 井壁垮塌造成下鉆遇阻，掃孔3 班；11月 15 日 560m 提鉆換鉆頭，90～110m 和 270～310m 井壁垮塌下鉆遇阻，掃孔 7 個(gè)班；11 月 27 日 596m 時(shí)鉆井工程異常，上鉆發(fā)現(xiàn)270～310m之間出現(xiàn)鉆桿彎曲（此現(xiàn)象隨后掃孔期間彎管出現(xiàn)三次）；12月6日下鉆掃孔時(shí)儀表顯示異常，上鉆后發(fā)現(xiàn)事故井段（270～310m）折管。

（3）12 月10 日至今270～310m、560～596m 頻繁出現(xiàn)砂粒倒灌、內(nèi)外管剎死現(xiàn)象，可以確定兩段事故段井壁已經(jīng)完全垮塌，且與流砂層連通，井內(nèi)砂粒量大造成憋車憋泵無法掃鉆進(jìn)。

（4）原因分析。該鉆孔外部條件惡劣（距離水源、放炮點(diǎn)近），造成井內(nèi)情況十分復(fù)雜。由于礦區(qū)巖石結(jié)構(gòu)破碎，有些地段極為破碎，甚至呈粉末狀，因此鉆機(jī)在施工過程中遇到井內(nèi)巖粉無法完全返回地表、井壁垮塌、取芯頻繁等種種困難，致使鉆探施工進(jìn)展緩慢，造成施工成本大大增加。

礦區(qū)巖石極為疏松破碎，基本呈斑狀、塊狀構(gòu)造，黃鐵礦呈細(xì)粒團(tuán)塊狀、條帶狀沿裂縫分布，輝鉬礦呈細(xì)粒集合體，裂縫發(fā)育，寬度達(dá)數(shù)毫米至1cm。造成下面一系列的問題：

①該鉆孔距離露天礦蓄水池近（約15m 左右），由于地層裂縫發(fā)育，造成井內(nèi)涌水，導(dǎo)致井內(nèi)泥漿嚴(yán)重破壞，井內(nèi)巖粉攜帶困難，水泵及柴油機(jī)負(fù)荷加倍、配件頻繁更換，鉆孔成本大量增加；

②該鉆孔距離放炮點(diǎn)比較近（直線距離約100m），施工期間礦區(qū)放炮次數(shù)多，對(duì)鉆孔影響特別大，多次出現(xiàn)放炮結(jié)束后卡鉆，不斷造成井壁多處坍塌、井垮、埋鉆等嚴(yán)重的鉆探事故，給施工帶來嚴(yán)重的物力、人力和財(cái)力的浪費(fèi)，從而使鉆孔成本大大增加；

③在270～310m、560～596m 流砂層，由于該地層破碎，放炮造成井壁不穩(wěn)定，該層段嚴(yán)重垮塌，加之地層裂隙發(fā)育井內(nèi)涌水，導(dǎo)致流砂層不斷擴(kuò)大，井段頻繁出現(xiàn)砂粒倒灌、內(nèi)外管剎死現(xiàn)象，造成憋車憋泵，連續(xù)事故（彎管、折管）不斷出現(xiàn)，處理事故泥漿消耗量巨大，鉆具（鉆頭、擴(kuò)孔器等）更換頻繁，附加油、柴油等消耗量大，大大地增加了進(jìn)尺成本；

④在流砂層井段灌水泥時(shí)由于井內(nèi)涌水無法封堵流砂，如果擴(kuò)孔下套管封堵，造成重大事故的危險(xiǎn)系數(shù)高，下套管后繼續(xù)鉆孔成功率低，并且300余米套管下入井內(nèi)造成鉆孔成本成倍增加，而且給礦區(qū)后期施工帶來不便和隱患；

⑤由于甲方要求鉆孔穿過礦體20～30m 終孔，而且要求有化驗(yàn)品位支撐，因此在等待化驗(yàn)結(jié)果停鉆期間，由于放炮、涌水等客觀原因造成原本破碎的地層垮塌，井壁嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致鉆機(jī)頻繁掃孔，增加施工困難，延緩施工進(jìn)度，從而增加進(jìn)尺成本，大大提高單孔鉆探成本。

5 工程措施

（1）該鉆孔外部條件惡劣（距離水源、放炮點(diǎn)近），造成井內(nèi)情況復(fù)雜，先后采取各種技術(shù)手段處理；

（2）低速鉆進(jìn)：在井壁坍塌井徑擴(kuò)大后，我井隊(duì)采取低速鉆進(jìn)，盡量減小井內(nèi)鉆具擺動(dòng)幅度，這樣使施工進(jìn)尺緩慢；

（3）特殊泥漿處理：為了平衡地層壓力，把地層水和流砂層壓住，我井隊(duì)購(gòu)買了一批昂貴的泥漿材料，聘請(qǐng)泥漿公司技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配泥漿，重晶石粉、磺化褐煤樹脂、廣譜護(hù)壁劑、高粘防塌劑、高粘堵漏劑等材料大量消耗，水泵、柴油機(jī)配件不斷更換，人力、物力、財(cái)力成倍增加；

（4）灌水泥：為了封堵流砂層，井隊(duì)購(gòu)買高效水泥和速凝劑，配置水泥漿灌入井內(nèi)，由于井內(nèi)涌水、壓力異常，未成功處理流砂層；

（5）下套管：針對(duì)270～310m、560～596m 流砂層，從鉆探學(xué)上分析，現(xiàn)唯一的辦法是擴(kuò)孔下套管，我井隊(duì)已經(jīng)調(diào)集大量套管，但是根據(jù)井內(nèi)情況，原來出現(xiàn)三次彎管、一次折管，如果擴(kuò)孔下套管，必然會(huì)造成卡死或埋鉆具，發(fā)生鉆探重大事故，給礦區(qū)開采施工留下隱患，造成不可挽回的損失。

（6）該孔井內(nèi)施工條件特別復(fù)雜，在礦區(qū)放炮影響下，井壁很難保護(hù)，井壁垮塌嚴(yán)重?？梢源_定流砂層段井徑很大而且不斷垮塌，事故井段已經(jīng)和河道連通，從鉆探施工條件考慮，此鉆孔已經(jīng)無法施工，任何處理措施也于事無補(bǔ)，如果強(qiáng)行繼續(xù)鉆進(jìn)，必然造成無法挽回的重大井內(nèi)事故。如果下套管封堵，不但使單孔成本大大增加，而且很可能造成無法挽回的重大井內(nèi)事故，所以我井隊(duì)已建議終孔。

6 總結(jié)

已經(jīng)發(fā)生的鉆孔事故是客觀存在的，無論是簡(jiǎn)單的事故還是復(fù)雜的事故其實(shí)沒有定量的標(biāo)準(zhǔn)，如果我們應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析，處理得當(dāng)即使是復(fù)雜的事故我們也能較快地處理好。當(dāng)我們?cè)谔幚硎鹿蕰r(shí)必須要做到快、穩(wěn)、準(zhǔn)、勤。處理的方案和方法確定后，組織工作要迅速落實(shí)，處理事故動(dòng)作要快，操作要穩(wěn)、準(zhǔn)，不要忙亂和蠻干。勤了解分析事故的實(shí)際變化情況，根據(jù)情況的變化，適當(dāng)修改處理方案。事故排除后，應(yīng)該詳細(xì)討論造成事故的原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，以防止類似事故再次發(fā)生。