機井施工中井孔彎曲傾斜和坍塌事故的成因及預防

鐘耀斌，李永芳

(陜西省寶雞市地下水管理監測處，陜西 寶雞 721001)

機井施工中井孔彎曲傾斜和坍塌事故的成因及預防

鐘耀斌，李永芳

(陜西省寶雞市地下水管理監測處，陜西 寶雞 721001)

井孔鉆進在機井施工中是最為重要的一道工序，是影響整個工程成功與否的首要因素。為了提高鉆井效率和成孔質量，在施工中必須嚴格按照機井施工規范去操作，減少鉆進中容易發生的事故。對井孔鉆進中常見的井孔彎曲傾斜和塌孔事故的成因及預防辦法進行分析和總結，提高機井施工質量及成井率。

機井施工;井孔事故;成因;預防措施

地下水是水資源的重要組成部分，而地下水的開采基本都是依靠機井工程實現。2010年底，寶雞市水資源公報顯示，全市共有機井16290眼，供水能力占到全市總供水量的53.35%。機井工程有效的保障了我市的工業、農業生產，對應對自然災害、提高人民生活水平，促進社會發展發揮著非常重要的作用。而在鉆井施工過程中，井孔鉆進尤為重要，它關系到鉆井效率的高低和成孔質量，只有認真細致的做好這一工藝流程，才能減少機井施工中的事故，保證成井質量。對近年來鉆井中發生井孔彎曲傾斜、塌孔事故和防治措施進行分析和研究。

1 井孔彎曲傾斜

1.1 引起井孔彎曲傾斜原因分析

鉆進過程中發生的井孔彎曲的原因很多，主要為以下幾個方面。①地層軟硬變化處，鉆頭受到地層阻力不均勻，易斜孔。如由細砂地層向粗砂、砂礫石地層鉆進時，粗砂、沙礫石地層對鉆頭阻力大且分布不均，鉆頭容易向阻力小的方向偏斜。②鉆進中鉆壓、泵量、轉速配合不好或沖程、回繩長度掌握不好。③鉆機安裝傾斜，滑車、轉盤中心、井孔中心不在同一條鉛垂線上。④淺孔段鉆進時鉆壓過大，不能使鉆具保持垂直。⑤鉆桿不直，鉆頭刀刃不對稱，鑲焊鉆頭合金不均勻、不正，切削圈和鉆桿中心不同心。⑥變徑或擴孔時，未安裝扶正裝置或小鉆頭內有對準鉆孔中心。⑦采用過高的鉆速，使鉆桿產生過大的離心旋轉，造成井孔彎曲。⑧鉆機安裝不穩固，鉆進中移位，使鉆具中心線與井孔中心偏離。⑨泵量過大，強烈沖洗孔壁，造成孔徑超過鉆頭直徑。

1.2 預防井孔彎曲傾斜的辦法

了解了井孔鉆進中彎曲傾斜的因素后，我們可以根據這些影響因素在施工中注意以下幾點，發現問題時及時注意并分析，就能降低和減少井孔彎曲傾斜的事故。①鉆機安裝必須符合要求，地基做到充分夯實，保證在鉆進中不產生大的變形。開鉆前和鉆進過程中，滑車、轉盤、孔中心三者始終保持在一條鉛直線上，隨時檢查各部件的固定螺栓，發現松動及時校正緊固。沖擊鉆安裝穩固后，要注意拉近繃繩，使各條繃繩松緊適度。②認真檢查鉆桿、鉆頭等是否符合標準，如果有彎曲鉆桿、鉆頭磨損嚴重、合金掉落應及時修理更換。③開孔淺孔段鉆進時，鉆速要慢，鉆壓要輕，采用小泵量;地層軟硬變化處適當掌握鉆壓和轉速，不可加壓過大，轉速過快。④鉆進堅硬地層或深度較大時(超過150 m)，要適當加大鉆具質量，采用鉆鋌或加重鉆桿加壓。⑤變徑和擴孔時，應加扶正裝置，等鉆進深度稍大，鉆具自重可保持自身垂直后，可去掉扶正裝置。⑥若動力、鉆機負荷許可，盡量采用大直徑鉆頭一次成孔，盡量減少擴孔次數。⑦沖擊鉆進時，應下護筒，鉆具必須處于護筒中心，以保證垂直沖擊。開孔時，沖程要小，控制回繩長度，防鉆具擺動。鉆進中，隨時觀察鋼絲繩，不可移位，并及時清理孔底巖屑。

2 塌孔事故

塌孔是比較嚴重的事故，排除需要耗費很長的時間，花費大量的人力、物力。甚至造成鉆頭損失和鉆孔報廢的嚴重后果。

2.1 引起塌孔事故的原因

塌孔的原因在施工中主要有以下七點。①沒有根據鉆進中的地層變化及時更換泥漿的比重和粘度。在容易坍塌的土層，沒有使用粘度大和比重大的泥漿;在高壓含水層中鉆進時，使用泥漿比重小，含水層水頭壓力超過泥漿柱壓力，致使含水層處孔壁坍塌;泥漿內含砂量過大，膠體率很小;停鉆期間或鉆進中泥漿泵發生故障，造成泥漿沉淀在井孔下部，上部井孔內泥漿比重變小，致使上部含水層壓力超過泥漿柱壓力，引起上部孔壁的坍塌。②鉆孔上部為容易坍塌的巖層，如粉砂層，施工前沒有下好護筒，又由于上部水面動蕩嚴重，造成上部坍塌。③高壓水護孔時，供水跟不上，使鉆孔內水位降低，或打到有漏洞(如溶洞或裂隙)的土層，突然漏失大量泥漿或壓力水，沒有來得及補充，而使井孔中水位急劇下降。④在鉆進中因為某種原因，將孔壁撞塌或者修孔時使泥皮被削掉而造成塌孔。⑤鉆進期間，井管附近含水層受到強烈擾動(如井孔附近進行強烈的抽水)也容易造成塌孔事故。⑥停工時，未按規定時間檢查井孔內泥漿情況，泥漿漏失過多未能及時補充，或者未按規定時間及時攪動井孔泥漿，大部分泥漿沉淀在孔底造成泥漿比重上下不均勻，引起上部井壁坍塌。⑦新打的井孔距離報廢井孔過近，報廢井孔對周圍的地層擾動，造成新打機井容易坍塌。

2.2 塌孔事故的預防辦法

根據容易引起塌孔的原因，要做到塌孔的預防，鉆井施工人員必須在以下方面特別注意，才能減少塌孔事故的發生。①機井施工前先調查井位處的地層情況，根據地層具體情況采用比重、含沙量、粘度、膠體率適宜的泥漿。②安裝好護口管，深度可根據地層情況和地下水位埋深確定。當為松散土層易坍塌時，護管應下深一些，至潛水位以下1M或至不透水層。護口管與孔壁之間的間隙要小，并用粘土球封閉，防止孔內泥漿水與護管外串通。③停止施工期間，要經常檢查井孔內泥漿情況，每4～8小時，攪動或循環泥漿一次，保持孔內泥漿上下均勻，稠度一致，并根據泥漿漏失情況及時向井孔內補充泥漿。④修孔或擴孔時，應先加大泥漿的比重、粘度。然后再進行修孔或擴孔。⑤鉆進過程中要注意調整井孔內泥漿，避免終孔后使泥漿突然稀釋，更不能用清水稀釋泥漿，以免造成塌孔。⑥特殊地層中鉆進時，應多儲備泥漿，以防泥漿大量漏失，來不及補充而引起的塌孔。⑦鉆進期間，應避免擾動井孔附近的含水層。井孔附近有強烈抽水時，不要進行鉆進。

3 結語

做為一個農業和工業型城市，寶雞市近年來鉆井數量較多，鉆進過程中出現的事故也相應較多，這就需要我們機井施工、管理人員對常見的井孔傾斜和塌孔事故加以重視，精心施工，嚴格管理，把事故消滅在萌芽狀態。根據2010～2012年近2年來機井施工中井孔鉆井工序來看，井孔鉆井過程中如果注意引起井孔傾斜和塌孔事故的原因及預防辦法，按《機井技術規范》進行施工，就可以大幅的減少鉆井事故，從而保證鉆井工程的質量，降低施工成本，提高施工效率。

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1004－1184(2012)05－0086－02

2012－06－28

鐘耀斌(1978－)，男，陜西鳳翔人，助理工程師，主要從事機井管理、地下水取水工程水政執法工作。