磨在燒鉆事故中的運用

岳鑫鑫

（新疆維吾爾自治區(qū)有色金屬勘查局701隊，新疆 昌吉 831100）

燒鉆事故在金剛石鉆進過程中，沖洗液不良、孔底溫度過高、操作不當(dāng)或孔內(nèi)情況復(fù)雜，往往造成鉆頭被燒毀。燒鉆輕者使鉆頭報廢；重者，鉆頭胎體熔化，且和巖粉殘留巖心燒結(jié)在一起，甚至連同巖心管一起燒毀造成被迫終孔或者報廢。惡性燒結(jié)將引起卡鉆事故往往伴隨有鉆孔彎曲。因此，燒鉆是金剛石鉆進最易發(fā)生的事故之一，應(yīng)嚴格采取預(yù)防措施。

1 燒鉆成因及預(yù)防

1.1 燒鉆原因

燒鉆是孔底熱量聚集的結(jié)果，產(chǎn)生熱量大而不經(jīng)及時散發(fā)。導(dǎo)致這以結(jié)果的產(chǎn)生原因有以下幾點：①大鉆壓、高鉆速能產(chǎn)生較大熱量。②松軟、松散地層鉆進巖粉密度大，沖洗液流通間隙小，熱量易聚集孔底。③鉆進強研磨地層產(chǎn)生熱量較高。④孔壁及鉆頭底部流通間隙小而泥漿粘度、切力高時，產(chǎn)生熱量大而又不宜良好的沖洗。⑤孔底沖洗不良：水泵工作不正常、管道堵塞或中途泄漏，均影響對孔底的正常沖洗及冷卻。⑥其他情況：干擰采心壓力過大或時間過長；無泵反循環(huán)鉆進壓力過大、提動高度及頻率不足；噴反鉆進孔底間隙小，巖粉多或鉆具抽吸作用小，致使孔底沖洗液不循環(huán)。

1.2 預(yù)防措施

金剛石鉆進采用高轉(zhuǎn)速，由于鉆頭、鉆具與孔壁間隙小，一旦孔底沖洗液供給不足或循環(huán)中斷，導(dǎo)致鉆頭冷卻不良，排粉不及時，瞬間即可把鉆頭燒毀。因此在鉆進過程中始終要保證沖洗液循環(huán)暢通。要做到保持水泵工作良好，定期檢修。采用變量泵，禁止使用三通改水。注意吸水部分的密封，吸水蓮蓬頭要保持在液面以下。防止管路堵塞，不是堵塞物質(zhì)進入泥漿循環(huán)系統(tǒng)。防止巖心堵塞，發(fā)現(xiàn)巖心堵塞應(yīng)立即提鉆。減小沖洗液流通阻力。防止沖洗液中途泄漏，升降鉆具時經(jīng)常檢查鉆桿，破裂的鉆桿磨損嚴重的接頭應(yīng)及時更換。絲扣連接處應(yīng)涂抹絲扣油（鉛粉：鋅粉：黃油=1：1：2）。金剛石鉆進發(fā)現(xiàn)燒鉆征兆時，必須迅速將鉆頭提離孔低，嚴禁停車然后再去拉頂鉆具。

2 事故處理

2.1 燒鉆的初步處理

燒鉆達到提升受阻時，一般都不可能有沖洗液的循環(huán)，可以提、竄、打、頂，但不要過早反鉆桿，因為燒鉆經(jīng)過一段時間冷卻收縮，產(chǎn)生裂紋后可能使阻卡力量減小。

2.2 燒鉆的進一步處理

初步處理無效后，燒鉆事故都需要采用同一處理措施—將鉆桿全部反出。粗徑接頭通常都難以返回，鉆桿全部反完后應(yīng)將其掃或剝?nèi)ァ＝饎偸p管則只能剝?nèi)テ浯蟛糠郑谙聯(lián)棋F將巖心管接頭及內(nèi)管撈出。粗徑接頭（異徑接頭、沉淀管接頭、雙管街頭）處理掉以后，共同的措施是抓或者掃掉巖心，減去內(nèi)管阻力。所以用小徑鉆機向下透小眼常常是有必要的（小徑鉆具應(yīng)小兩級），透小眼的目的是沉淀、收容管內(nèi)外阻塞物，在透小眼的過程中，小徑鉆具敲打事故鉆具，也會起到松動作用。透小眼后可以下公錐撈巖心管，但有可能撈不動。大撈不動又得返回鉆桿和公錐，這種情況是工作中應(yīng)盡力避免的。正確的方法是下炮彈形鉆頭掃事故鉆頭，除嚴重?zé)@以外，一般都能解脫。上述措施仍然無效，可以下割刀將巖心管割成數(shù)段，分散卡埋阻力，然后分段撈出。即便最后一段仍未撈出，也為下一步處理創(chuàng)造了條件。最后的措施就是磨，磨即消滅速度慢且要求特質(zhì)導(dǎo)向鉆頭。類似雙動雙管內(nèi)外鉆頭的導(dǎo)正方法，消滅孔內(nèi)殘留事故鉆具。

3 磨在處理燒鉆事故的運用

（1）以新疆烏魯木齊市達坂城區(qū)黑溝北銅礦項目ZK002孔為例說明磨在處理燒鉆事故的方法：①地層情況。黑溝北銅礦床毗鄰黑溝一帶銅礦床，與其實屬同一礦床，同屬博格達銅、鐵、錳、硼成礦帶，礦床成因及控礦因素一致。在黑溝北銅礦床的研究基礎(chǔ)上，全礦區(qū)范圍圈定了6條礦帶。礦區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上屬于博格多復(fù)式背斜的南翼，柴窩堡斷陷的北側(cè)，屬一次“S”型構(gòu)造的內(nèi)弦地段。礦區(qū)中斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，是主要的成礦條件之一；有6條斷層分布，5條北西-南東向斷層平行排列，有1條近南北向斷層F5與北西向斷層F3相交其中，正斷層1條，逆斷層2條，性質(zhì)不明斷層3條。

所以該地區(qū)施工過程中漏水是普遍現(xiàn)象，水源地較遠，機臺供水只能用卡車拉水很不方便。該地區(qū)地層主要由、粉砂巖：碎屑結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，主要成分為長石、石英，巖石粒度為粉砂級，普遍發(fā)育強硅化，分布于礦區(qū)西南角。中細粒砂巖：碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分為長石、石英，巖石分選中等，普遍發(fā)育弱硅化、弱褐鐵礦化，局部巖石具孔雀石化，分布于礦區(qū)中部及北部，局部地段巖層受構(gòu)造作用近似于直立。灰黑色粗粒砂巖：碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分為長石、石英、角閃石、云母等組成。普遍發(fā)育硅化、褐鐵礦化，局部見有少量碳酸鹽細脈。②鉆孔設(shè)計ZK002孔孔深350米，傾角70°，方位角120°。

（2）施工過程中燒鉆原因。ZK002孔鉆孔設(shè)計Φ110mm金剛石開孔鉆進至12米到達基巖后，下入Φ108mm套管。變徑至Φ91mm繼續(xù)鉆進穿透較破碎地層至35米米，下入Φ89mm套管，后變徑Φ75mm金剛石繩索取心鉆具。因鉆孔處于斷層地質(zhì)構(gòu)造帶，所以全孔漏水，影響鉆進效率。嘗試過鋸末、馬糞加植物膠SM膠堵漏均無效，所以判斷孔底漏水裂隙較大，導(dǎo)致鋸末、馬糞全部漏失。后采用棉籽殼堵漏，將棉籽殼、SM膠混合加水?dāng)嚢璩烧吵砗隣睿瑢⒖變?nèi)內(nèi)管提出鉆孔后從井口灌入孔內(nèi)，和車開水泵采用低速擋回轉(zhuǎn)等待棉籽殼沖入裂隙。成功堵住裂隙后反水。鉆進至300米時再次出現(xiàn)漏水情況，當(dāng)班班長還是采用棉籽殼堵漏反水后，該班長繼續(xù)鉆進。部分棉籽殼被沖出孔口經(jīng)循環(huán)進入泥漿池堵塞蓮蓬頭，因班長未及時發(fā)現(xiàn)蓮蓬頭堵塞，以為再次漏水而繼續(xù)鉆進最終導(dǎo)致燒鉆，發(fā)現(xiàn)燒鉆跡象后未正確處理將鉆具迅速提離孔低，導(dǎo)致燒鉆，孔深301米。

（3）事故處理。事故發(fā)生后，立即采取初步處理方案，用鉆機液壓油缸強力上頂方法，無效后又采取打吊錘的處理方案使用鉆機升降機將鉆桿掉緊，向上打吊錘仍然無效，最終經(jīng)研究采取反絲鉆桿加磨的方式處理燒鉆事故。

首先嘗試了使用打撈器打撈內(nèi)管，將打撈器送入孔底掛住內(nèi)管用絞車反復(fù)向上提動多次無果，后下入托卡器，托卡后將打撈起提出。然后回單位運來300米反絲鉆桿、反絲絲錐。開始反鉆桿，反鉆桿的過程比較順利，鉆桿全部返回孔外后，孔內(nèi)只剩下鉆具跟內(nèi)管，鉆具長度4.12m，孔深301米。經(jīng)計算鉆具上端位于鉆孔296.88米。下入了一個RHC30的圓弧鉆頭，通水后采用的壓力高轉(zhuǎn)速的鉆進參數(shù)，磨鉆具的速度不理想5個小時的時間鉆進不到10公分，后提鉆檢查鉆頭發(fā)現(xiàn)鉆頭胎體表面打滑，經(jīng)分析鉆具硬度較高，韌性好。后針對鉆具的特點給出使用，硬鉆頭，高鉆壓，低轉(zhuǎn)速的鉆進參數(shù)。下入了RHC45的鋸齒鉆頭，回轉(zhuǎn)采用一檔低速，井底壓力給到1.8T。在這個鉆進參數(shù)下鉆進效果明顯2小時進尺20公分。當(dāng)穿過事故鉆具上擴孔器后，嘗試提出內(nèi)管，方法從水接頭上端下入特制卡料待沖孔10分鐘后，輕微上頂遇到一些阻力后確定已經(jīng)卡住內(nèi)管，經(jīng)增加上頂力量成功拔斷卡簧座與鉆頭燒結(jié)位置，取出內(nèi)管，余下鉆具，仍然采用上述參數(shù)磨經(jīng)一天半時間將剩余鉆具全部消滅。后繼續(xù)鉆進終孔孔深356米順利完成ZK002鉆孔。

4 結(jié)語

遇到燒鉆事故在采用初步處理無效的情況下。磨不失為一種可靠的處理方式。在適合的鉆進參數(shù)加高硬度鉆頭時效率很高。燒鉆不可怕采取正確處理方式是可以圓滿處理的。