燒鉆事故的預防與處理措施

時志興，賈有金

(河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，河南安陽 455004)

燒鉆事故的預防與處理措施

時志興，賈有金

(河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，河南安陽 455004)

分析了燒鉆事故的原因;結合工程實例，總結了幾類燒鉆事故的處理技術措施;最后得出了預防燒鉆事故的注意事項和措施。

燒鉆事故;沖洗液;處理措施

在鉆進過程中，特別是金剛石鉆進過程中，如果孔底沖洗液不足，使鉆頭冷卻不良，巖粉排除不暢，高速回轉過程中鉆頭與孔壁、巖心和巖粉摩擦產生高溫，巖粉泥漿或沖洗液中的粘土就起膠結物的作用，把鉆具下端與孔壁巖層、巖心燒結在一起。此時沖洗液循環中止，鉆具不能回轉，也不能提動，形成燒鉆事故。

燒鉆事故膠結最強的是鉆頭部位。發生燒鉆后，首先應根據施工情況，判斷燒鉆程度、地層情況、孔內情況及現場情況，迅速采取有利措施，及時有效處理。筆者結合多年從事野外鉆探施工經驗，分析燒鉆事故的原因，總結處理經驗，提出預防和杜絕燒鉆事故的注意事項和技術措施。

1 燒鉆事故的原因

燒鉆事故的關鍵原因是由于在鉆進過程中孔底部位失水或斷水而導致沖洗液量不足，從而不能冷卻鉆頭產生高溫而造成。一般多是由于鉆機操作人員思想大意，精力不集中，不能嚴格按操作規程作業;沒有根據施工過程中的具體情況，作出正確判斷而及時應對孔內變化，或是技術經驗不足而造成。具體主要有以下幾種情況沒有及時發現:

(1)水泵工作不正常，送水量小或不送水;

(2)吸水籠頭被雜物堵塞或吸水高度太大，吸不進水;

(3)閥門出現故障，沒有排除;

(4)鉆進軟塑地層，鉆壓高壓入過深，導致水路堵塞;

(5)巖層有硬變軟時，沒有及時減壓和降低鉆速，進尺過快，巖粉多而造成糊燒鉆;

(6)鉆桿破裂或接手漏水，使沖洗液供量不足;

(7)鉆頭磨損過度，水口變小，水槽變淺;

(8)巖心堵塞鉆頭，未及時處理;

(9)掃孔速度太快，沖洗液量不足。

2 燒鉆事故的征兆

(1)進尺很慢或不進尺;

(2)燒鉆事故發生時，首先感到轉動吃力，鉆具回轉阻力增大;

(3)燒鉆事故發生時，會有憋泵，泵壓增高，高壓管跳動，返水量變少等癥狀;

(4)鉆進過程中，泵壓突然下降而孔內返水正常，沖洗液已不是從孔底返出，如繼續鉆進，就有發生燒鉆事故的可能;

(5)動力機負荷增大，發出與正常運轉時不同的聲音;傳動皮帶跳動厲害，夜間照明燈忽明忽暗;

(6)鉆具提動困難或根本提不動。

3 燒鉆事故的處理

燒鉆事故發生后，要根據事故的性質以及孔內具體情況、燒鉆程度、地層情況等確定處理措施。

3.1 輕微燒鉆事故

當有燒鉆征兆，孔內干凈時，要立即用升降機強力起拔，不要死拉，邊開車邊拉。如提拉不動，再用千斤頂起拔。

3.2 完整地層燒鉆事故

地層較穩定，沖洗液為清水，孔內干凈，巖粉厚度＜0.3 m。處理此類事故，要先泡，泡就是讓燒結鉆具在孔內停留一段時間，使燒結部位變軟。因為燒鉆后鉆頭與巖石燒結成一體，強行處理會造成鉆機、鉆塔或其它附件損傷。既存在一定的安全隱患，又浪費人力、物力，造成不應有的損失。相反，根據熱脹冷縮的原理，待其冷卻后，鉆頭與巖石之間產生縫隙，粘結力減小，則鉆具便可容易提出。

3.2.1 實例一

2009年，103號機在河南省安陽市都里鐵礦區施工ZK3004孔，該礦區為灰巖、閃長巖地層，完整穩定。該孔設計孔深300 m，用XB1000A型鉆機，PHP、CMC無固相沖洗液，硬質合金鉆進。在280 m時，此時孔內巖粉厚度0.2 m，為搶進尺操作人員打開回水鉆進，使送水量減少，不能有效冷卻鉆頭，在交接班之前15 min發生燒鉆事故(鉆具未提離孔底)。

燒鉆事故發生后，對事故鉆具強拉硬頂處理。約30 min，升降機的內齒圈被拉崩。后因購買配件，拆卸安裝鉆機而中間停待17 h，在試車時鉆具被完整提出。觀察提出的鉆具，鉆頭未發現明顯變形，顏色為黑藍色，巖心為灰白色，呈粉狀和碎粒狀，用錘敲擊才能從鉆頭內倒出。

3.2.2 實例二

2010年，河南省洛陽市洛寧下峪東草溝鉛鋅礦區，該礦區地層主要為片麻巖，局部有輝綠巖和安山巖，地層完整。施工ZK4002號，用HY－44型鉆機，設計孔深240 m，沖洗液為清水，加入聚丙烯酰胺和植物膠護壁劑，金剛石繩索取心鉆進。由于責任不到位，水泵吸水管露出水面，鉆具未頂離孔底，孔深210 m時發生燒鉆事故。強行處理，鋼絲繩被拉斷，鉆具未拉動。等水和安裝鋼絲繩2 h后，經過重復頂、拉、扭強行處理約20 min，鉆具慢慢的提離了孔底。鉆具提離孔底1.0 m后，已可自由活動。鉆具提出鉆孔后，鉆頭體未發現明顯變形，金剛石胎體底唇面已露出鉆頭體，胎體內周呈不規則形狀，已壓平壓寬，厚度約12 mm，與巖心燒成一體，外徑也不規則(75 mm鉆頭)，直徑約75.6 mm，鉆頭體顏色為黑色，巖心為灰白色，呈粉狀和碎粒狀，經錘敲擊巖心才能倒出。

3.3 復雜地層燒鉆事故

沖洗液為泥漿，孔內地層復雜，燒鉆后鉆頭和巖石燒結成一體，巖粉沉淀在鉆桿與孔壁較小環狀間隙內，泥漿在孔壁上形成泥皮對鉆具有一定的吸附作用，此類燒鉆事故為復雜性質的燒鉆事故，由于孔內復雜，具不可預測性，停待會造成更復雜孔內事故，因而處理此類燒鉆事故要及時、準確、穩妥。

2009年，河南省嵩縣金礦區，該礦區為中元古界熊耳群雞蛋坪組，斷裂構造為平行于潭頭－大章斷陷盆地兩側斷裂的北東向斷裂，巖石硬、脆、碎，在河南省為最難鉆進地層。上部為黃土夾硬碎石塊，地層主要為英安巖、石英角閃巖、花崗巖。巖石破碎，易掉塊，且構造巖層內有充填物，遇水膨脹，局部漏水，易坍塌。施工ZK2004號鉆孔，設計孔深500 m。用XY－4型鉆機，繩索取心金剛石鉆進工藝。用CL植物膠無固相沖洗液，以達到防塌維護孔壁穩定。在孔深423 m時，由于水泵工作不正常，水量減小，不能起到冷卻鉆頭作用，沒有停鉆修理，強行鉆進發生燒鉆事故。

處理此類事故用升降機提拉和千斤頂起拔往往無效，因此不能停待，不能硬頂拉。一般應先反回鉆桿和異徑接頭，然后再用套取、劈、透、磨等辦法進行處理。本事故的步驟如下:

(1)反:用反絲公錐反出全部鉆桿至內管總成露出;

(2)撈:用打撈器的打撈頭與鉆桿接手焊接，連接鉆桿打撈，撈出內管總成，避免用打撈器直接打撈，因負荷較大，鋼絲繩易斷開導致打撈器總成掉入孔內，造成二次事故，使事故復雜化;

(3)反:用反絲公錐反出鉆具的上擴孔器;

圖1 導正切鐵鉆頭

圖2 掏心打眼鉆頭

(6)撈:用公絲錐打撈，擰絲錐時要反復輕轉，不要擰死，上頂時液壓表顯示7 MPa，與卷揚機配合并用，擴孔器與鉆頭被整體撈出，鉆頭已嚴重變形，燒成黑色，胎體完全脫落，成平底鉆頭;

(7)吸:加工磁鐵打撈鉆頭，把磁鐵放入舊鉆頭內，用3 mm厚鋼板距鉆頭底部15 mm處封堵，鉆頭體上留出對應的2個小孔以便沖洗液流入和流出(如圖3所示)，取出孔內鐵屑、金剛石等。

圖3 磁鐵打撈鉆頭

經過多天努力，處理好了此次燒鉆事故，順利完成施工任務。

4 燒鉆事故的預防

(1)操作時要集中精力，隨時觀察孔底壓力、水泵壓力、孔口返水及進尺和動力運轉情況，發現異常立即提升鉆具離開孔底并及時排除;

(2)保持水泵良好運轉，保證水流正常;

(3)保持泥漿池清潔，及時清除泥漿池和沉淀池里的巖粉和雜物;

(4)下鉆時嚴禁一下到底，鉆具距孔底1 m以上時，開泵，待沖洗液循環正常后再緩慢將鉆具慢轉放到孔底;

(5)下鉆前檢查鉆具，損壞鉆具禁止下入孔內，發現返水不正常立即停鉆，查明原因;

(6)泵壓突然增加或下降立即停鉆，查明原因;

(7)在軟塑地層或軟硬互層時，嚴禁進尺過快，控制鉆壓、鉆速;

(8)禁止使用外徑和水口嚴重磨損及底面不平的鉆頭;

(9)孔內保持清潔，不許有碎硬質合金片和鐵片，巖粉厚度不得超過0.3 m。

5 總結

根據燒鉆事故的原因、孔內情況、地層情況等采取有效的措施，只要操作人員嚴格遵守操作規程，盡心盡責，此外，使用合格鉆具、保持泥漿清潔、使用好的泥漿、不要任意加減鉆壓、不要隨意調整水量等，燒鉆事故是可以杜絕的。發現燒鉆征兆，要立即果斷處理。在處理孔內燒鉆事故時要根據孔內實際情況、地層情況，分清事故的性質和類型，認真做出準確判斷“對癥下藥”。

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Prevention of Bit Burnt Accident and the Treatment Measures

SHI Zhi-xing，JIA You-jin(Henan Provincial Non-ferrous Metals Geological and Mineral Resources Bureau No.1 Geological Team，Anyang Henan 455004，China)

Analysis was made on the causes of bit burnt accident.The technical treatment measures for bit burnt accidents were summed up according to the field situations，and the precautions were made clear.

bit burnt accident;washing fluid;treatment measure

P634.8

B

1672－7428(2012)03－0040－03

2011－08－23;

2011－12－11

時志興(1973－)，男(漢族)，河南太康人，河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊鉆探分隊隊長、工程師，探礦工程專業，從事巖心鉆探工作，河南省安陽市梅東路76號，shizhixing999@sina.com;賈有金(1957－)，男(漢族)，河南安陽人，河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊技師，從事巖心鉆探工作。