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1、底板注浆加固钻孔预防事故及处理措施第一章 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，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，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。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、涌水等情况，
2、会使钻孔坍塌、掉块。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。孔内事故应积极采取以“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
3、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。第二章 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。一、事故发生后，要认真研究清楚事故部位、事故源头及孔内情况，以便采取相应措施。（一）事
4、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。（二）事故源头要清：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，以确定处理方法和打捞工具。（三）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。二、处理事故前要慎重地做好以下两项工作（一）弄清上述情况后，发动群众，发扬技术民
5、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。（二）根据处理方法与步骤，慎重地选择和检查打捞工具。三、处理事故中，要做到快、稳、准、勤（一）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。（二）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。（三）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。（四）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
6、防止类似事故再度发生。第三章 处理孔内事故的基本方法一、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。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。当岩心管脱落孔内，或是套
7、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。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。二、提发生卡钻、埋钻、夹钻等事故时，都要先用液压钻机提拉。用液压钻机提拉时，用力不要过猛，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
8、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，如用液压钻机起拔无效，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
9、，必须向上打；钻具悬空挤夹时，应向下打。向上打时，应将钻具用液压钻机吊紧，以增加冲击效果。六、顶用千斤顶起拔事故钻具。千斤顶起拔的能力比液压钻机大得多。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，每顶起一段距离，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。七、反通过粗径钻具上部的反丝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”、
10、“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。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 中和点，就是指钻杆柱在钻进和提升时即不受拉，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
11、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。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，由于易反接头的扣型大，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。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，在安全地带连接电源起爆，将钻杆炸断并提出。操作时应首先选
12、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，用钻机吊紧，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。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
13、止，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。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，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。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。十二、劈
14、用环状切铁钻头劈开事故岩心管和钻头，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。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。第四章 钻孔事故预防与处理第一节 埋钻事故预防与处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，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。一、事故发生前的征兆1、埋钻前，下钻不能到底，钻进中钻具回转阻力增大。时有蹩机的现象，提动
15、、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，事故越严重。二、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
16、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。（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
17、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。三、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
18、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
19、，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。四、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
20、，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。第二节 烧钻事故预防与处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。一、事故发生前的征兆1、进尺很慢或不进尺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。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
21、动钻机，又提不动钻具。二、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
22、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
23、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。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
24、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
25、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
26、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
27、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56mm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。（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
28、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33.5mm钻杆制作的离心式割刀取割64mm的岩心管；42mm钻杆去割73mm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1
29、0cm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。第三节 钻具挤夹、卡阻事故的预防与处理所谓钻具挤夹、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，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，甚至发生蹩机和卡死，但一般能通水。一、事故发生前的征兆1.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
30、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.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
31、。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.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。二、事故发生的原因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，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“敲帮”现象；加上冲洗液的冲刷，
32、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。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。（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
33、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，则残余钢粒就会向下沉淀，造成在硬质合金钻进的孔段挤夹钻具。（3）由硬质合金换钢粒钻进时以及下套管后采用钢粒钻进时，当钢粒的孔段未超过岩心管长度时，容易因投砂量过多，送水量过大，造成钢粒夹钻事故。此时，因岩层较坚硬，造成的夹钻事故也往往比较严重。（4）钢粒钻进采用一次投砂时，孔径上大下小，钻孔呈锥形。如果下回次初，投砂量太多，而送水量太小，或钻具在孔底因故停泵，就会发生钢粒夹钻事故。4、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
34、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。5、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
35、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。6、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。7、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
36、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。8、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。三、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、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，需千方百计地保持孔壁的稳定性。（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
37、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、在塑性大、遇水膨胀、钻孔缩径的岩层中钻进时，应采取以下办法制止缩径。（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
38、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，如图829所示。3、在坚硬岩层中钻进时，关键在于防止钢粒、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
39、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、在所有情况下，到要保持孔内清洁（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
40、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铣刀式异径接头。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、采取准确的技术措施，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。
41、（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、采取防斜措施，减少钻孔弯曲，避免“键槽“现象发生。7.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，在使用上防止过早磨损，磨损过度的钻头应及时更换。四、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，用钻机向上提拔
42、，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、割、掏等方法处理。对不同原因所造成的卡夹事故，处理方法如下：（一）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
43、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。操作注意事项：1.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。2.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。3.开始震动前，先向孔内送水，以冷却震动器和排除空内岩粉。4.在操作过程
44、中应听取回转声音，发现不正常时立即停车进行研究处理。5.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。（二）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
45、回，然后下同径钻具从上向下把障碍物扫碎，再使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。（三）岩层缩径卡夹钻具的处理首先用钻机强力起拔，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。（四）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
46、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。（五）钻具于孔壁直接挤夹的处理首先用钻机起拔，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。如钻机起拔不动时，可根据具体情况用打、顶等方法处理（六）岩心夹钻的处
47、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。（七）“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。（八）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
48、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。（九）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。（十）泥皮粘附卡钻的处理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。第四节 钻具折断、脱落、跑钻事故的预防与处理钻具