淺析燒鉆事故的發生及處理

劉克林

(河南省煤田地質局四隊,河南平頂山 467000)

淺析燒鉆事故的發生及處理

劉克林

(河南省煤田地質局四隊,河南平頂山 467000)

分析了燒鉆事故發生的原因,提出了事故的處理原則、處理方法,并在實際生產實踐中得到了應用,為解決實際問題提供了基本思路,取得了較好的效果。

孔內事故;燒鉆;事故處理;煤田地質鉆探

由于多種原因,在煤田地質勘探施工過程中,燒鉆事故時有發生。有時因為事故處理不當,就有可能造成整個鉆孔報廢,導致生產經營不能正常進行,在經濟上造成重大損失。發生事故后如何采取正確的處理方法去解決這種鉆探施工中的事故,筆者就這種事故的產生和處理在工作中進行了一些嘗試。

1 燒鉆事故產生的主要原因分析

(1)鉆具接箍密封不嚴。在施工過程中,由于鉆具在高壓泥漿的作用下,加上起下鉆頻繁的擰卸鉆具,致使鉆具接箍磨損,密封性能降低,造成泥漿漏失而無法傳輸到鉆頭,達不到冷卻的目的而造成事故。

(2)水龍頭堵塞。隨著淺部地質勘探工程的減少,深部煤田地質勘探工程項目已經成為當前煤田地質勘探工作的主要對象。在深部鉆探施工中,為確保泥漿能夠傳輸到孔底,許多施工鉆機會在下鉆時在接箍處加纏盤根線,以防泥漿在中途漏失。這就出現了一個問題,每次起鉆時,纏加在接箍處的盤根線就會殘留在泥漿中,久而久之泥漿中就不可避免地留有盤根線,這些殘留在泥漿中的盤根線就會對水龍頭形成堵塞,影響泥漿的正常循環。

(3)泥漿泵故障。由于泥漿泵長期使用而檢修又不及時,從而導致泥漿泵活塞磨損過大、球閥卡死、水龍頭被糊死等原因造成供水不連續,或是形成氣阻現象,造成這類事故的發生。

(4)其他因素。由于鉆桿長期使用得不到及時更換,使殘留在鉆桿鋼材中的有害物質的危害越來越大,最終在鉆桿中形成砂眼,加上檢查上未能及時發現,導致泥漿不能正常輸送到孔底,形成看似孔內上水而實際上是孔底無水,而發生燒鉆事故。

2 事故處理的基本原則

要在認真分析研究的基礎上,針對個案的特殊性,制定出切實可行的處理方法。本著“存疑求原、解釋合理、逐一破勁、砸反結合、掏打小眼”的處理原則和“穩、準、靜、決”四個步驟,開展事故的處理工作。

(1)存疑求原。對存在的疑問,認真研究,仔細分析出發生事故的原因,進而采用匹配合理的處理事故的鉆具組合,達到預期的目的。

(2)解釋合理。對處理事故所采取的方法,依據事故個案的特性,在事故的處理思路上,根據具體的實際情況,所采取的處理方法要具有較強的針對性、目的性和傾向性,解釋要合理。

(3)逐一破勁。確定處理方案和事故處理鉆具組合后,燒鉆事故一般是鉆具較緊,很難直接反開,這時應當對孔內殘留鉆具采取套砸(采用同徑巖心管套住孔內殘留鉆具進行沖擊)的方式進行破勁,以達到松動下部殘留鉆具的目的。

(4)砸反結合。每當用反扣鉆具撈出孔內殘留鉆具后,必須在下次反孔內殘留鉆具前,對孔內殘留鉆具進行套砸,使殘留在孔內的殘留鉆具有所松動,以便采用反扣鉆具反正扣時能夠順利實現撈取孔內殘留鉆具的目的,預防因孔內殘留鉆具緊而導致反不開或折斷打撈工具等次生事故的發生。

(5)掏打小眼。采用上述方法處理完成后,如果孔內還有巖心管,先剝掉巖心管上端與鉆具連接的變徑接頭,再用小一級鉆具打小眼的辦法,穿過燒鉆孔底0.3 m左右,使巖心管松動撈出,用同徑鉆頭磨孔保持孔內干凈。

(6)處理步驟。在制定出切實可行的處理方法后,本著“穩、準、靜、決”四個步驟,認真研究對策,以達到不走彎路或少走彎路,盡最大努力防止事故復雜化。穩:就是要在事故發生后,不要著急,認真梳理一下發生事故的過程,做到心中有數。準:在現場,認真了解事故發生的情況,了解操作上的細節以及發生事故后所采取的措施,判斷好孔內情況,為下一步的處理建立起處理思路。靜:始終要保持清醒的頭腦,不能再次違章作業,必須要在了解情況的基礎上,在處理思路上有一個系統的處理方法,并對下一步的處理進行預設想,以保證事故的有序開展。決:了解情況后,在判明情況的前提下,迅速決斷,開展處理,實施補救,解決問題。

3 處理實例

3.1 平頂山煤田北部勘探區A孔

該孔在施工到 1163.22 m處發生燒鉆事故,孔內殘留鉆具為 7個立根鉆鋌,計 94.5 m,無心刮刀鉆頭 7.12 m(該鉆頭由一根鉆鋌和 2個長 800 mm、外徑為 98 mm的扶正器及無心金剛石鉆頭連接組合而成)。

事故發生后,按照燒鉆事故的處理辦法進行處理,用反扣鉆具對事故進行處理,采用反、砸結合的方法,即用反扣鉆具撈出孔內部分殘留鉆具后,下入正扣鉆具和不帶鉆頭的巖心管(巖心管下端鋸成斜形)、開泵對泥漿進行循環以保持孔內清潔并進行套砸的方法進行處理,直到孔內殘留的無心刮刀鉆頭處。然后采用正扣鉆具套掃到超過鉆頭 0.3～015 m,再用扁管 (將小一徑巖心管中間合適位置砸扁,其最扁處直徑要大于殘留鉆具內徑5～8 mm)下入殘留巖心管內沖擊將其撈出。用這種方式處理,主要是為了預防一旦鉆頭燒結處未能與地層脫離而造成前功盡棄的事情發生。

按照這種處理方式,僅用 5天就將事故處理完畢。

3.2 平頂山西部勘探區某孔

該孔在正常鉆進時,發現不進尺且孔內有勁,操作人員便起鉆強力提拔達到 450 kN并上下活動近1 h,也未能活出鉆具,據此,工作人員判斷有可能是燒鉆事故,故而將鉆具倒開。孔內殘留鉆具為:鉆桿2立根 +2個單根 (48.87 m)、6立根鉆鋌 (127.30 m)和一根巖心管(5.78 m),事故孔深為 953.53 m。

事故發生后,施工鉆機開展事故的處理工作。擬定用反扣鉆具將孔內殘留鉆具反出、剝除巖心管上端與鉆具連接的變徑接頭、再用小一級鉆頭在殘留巖心管內打小眼的方法進行處理。對孔內殘留鉆具鉆鋌以上采用反一趟砸一趟,即用反扣鉆具打撈出孔內殘留鉆具后,下入正扣開泵套砸一次,然后再下入反扣鉆具進行反扣打撈的方式進行處理,逐步向下推進。當孔內僅殘留一根 5.78 m的巖心管及巖心管上端與鉆具連接的變徑接頭時,按照事故預處理方案,用掃鐵鉆頭將巖心管上端與鉆具連接的變徑接頭剝去、撈出后,采用小于巖心管內徑 3～5 mm的無心呈錐狀的“簸籮”鉆頭,將巖心管內的巖心破壞并鉆進超過鉆頭 0.5～1.0 m,在鉆巖心管內巖心時,將連接鉆頭的鉆桿彎曲成“轆轤把”形,以使其在鉆進過程中形成邊鉆進邊擴打巖心管并使之活動。然后下入小于巖心內徑一級的扁管(帶有錐型鉆頭)撈取巖心管,用扁管的目的是避免一旦出現判斷失誤被燒的巖心管未松動而用錐子撈取所帶來的風險。

該鉆孔事故僅用 35天便處理完畢。

3.3 河南魯山縣段店勘探區

某鉆機在施工時,在鉆進到孔深 253.45 m時發生燒鉆。

事故發生后,鉆機機長采取強力提拔 40多分鐘,毫無結果。但從情況分析,燒鉆程度不太嚴重,加上事故發生后,機長又采取強力提拔時間在 40 min左右,故此判斷,此時的孔內鉆頭部位的燒結正在冷卻。所以,研究決定采取強力提拔,撐緊孔內鉆具,使孔內鉆具處于強拉伸狀態,剎車停機,進一步等待孔底部位冷卻,以便進行下一步的處理。當鉆具在強力拉伸狀態下停留 40 min后,在拉力的作用下,鉆具突然脫離孔底。

此次事故僅用了不足 1 h便處理完畢。

4 結語

(1)無論是什么事故,首先是要對事故的發生及性質進行準確的定位,這一步是十分重要的,然后采取正確的技術措施,開展事故的處理工作,決不能被假象所迷惑。

(2)事故發生后,在處理手段上要對路,當第一次按照正常的一般性事故去處理時,一旦發現孔內有勁就要考慮到是否是有別的因素,是燒是卡還是粘等,決不能一味地強拉硬拽,從而使事故復雜化。

(3)事故處理完畢后,一定要對所用全部鉆具進行認真的檢查,認真查看鉆具、特別是鉆桿是否存在有砂眼等漏洞,以確保泥漿能夠輸送到孔底,發揮其作用。

(4)當鉆孔超過 800 m時,為確保泥漿沖洗液發揮作用,則應該對每一個立根的連接處進行加纏盤根線,以保證連接處的密封性,確保泥漿能夠輸送到孔底,同時,要及時對水龍頭進行清理,確保水龍頭的清潔和暢通無阻。在正常的鉆進過程中,必須勤用小網孔的篩網對泥漿進行過濾,使殘存在泥漿中的盤根線最大限度地減少甚至沒有。

[1] 王世光.鉆探工程[M].北京:地質出版社,1986.344-371.

[2] 周金葵,李效新.鉆井工程[M].北京:石油工業出版社,2006. 207-215.

[3] 趙運興,等.煤田地質勘探技術手冊[M].北京:煤炭工業出版社,1989.860-867.

[4] 蘇嚴軍.《地質勘探安全規程》實施手冊[M].湖北武漢:中國地質大學出版社.2005.289-291.

[5] 杜曉瑞,王桂文,王德良,等.鉆井工具手冊[M].北京:石油工業出版社,2001.633-644.

[6] MT/T 1076-2008,煤炭地質鉆探規程[S].

Analysis on the Occurrence of Bit-burnt Accident and the Treatment

LIU Ke-lin(The 4th Team,Coalfield Geology Bureau of Henan Province,Pingdingshan Henan 467000,China)

Analysiswasmade on the causes of bitburnt accidentwith the trea tment principle and the methods,which was applied in the construction practice,and provided the basic way for solving practical problemswith good effect.

downhole trouble;bit2burnt;accident treatment;coalfield geological drilling

P634.8

A

1672-7428(2011)05-0032-02

2011-02-15;

2011-03-18

劉克林(1963-),男(漢族),河南孟津人,河南省煤田地質局四隊高級工程師,平頂山五環實業有限公司董事長、總經理,鉆探工程專業,從事煤田地質勘探技術管理工作,河南省平頂山市礦工中路185號,lkl970@126.com。