地質巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故處理分析

李 江

（江西地質礦產勘查開發局贛西北大隊，江西 九江 332000）

某地質巖心鉆探施工項目ZK2562號孔鉆孔設計深度為823.56m，鉆孔設備為XY-6鉆機、BW250型泥漿泵。一開采用φ120mm合金鉆頭開孔，下鉆進60m后下入φ118mm套管。二開采用HQ繩索取芯鉆具，鉆進140m后下入φ99mm鉆桿。隨后利用NQ繩索鉆芯鉆至終孔。泥漿主要采用聚乙烯醇無固相聚合物泥漿。在該地質巖心ZK2562號孔鉆探施工過程中出現了一起吸附卡鉆事故，本文對該起事故進行了分析，具體如下。

1 地質巖心鉆探施工中的吸附卡鉆事故

為平衡壓力，某地質巖心鉆探施工項目ZK2562號孔主要采用泥漿護壁法，在鉆進至725.65m時開始上提內管去除鉆芯，內管在提升至孔口3.8m位置無法順利提拉。通過多次向縱方向竄動才可以提出內管。且在提出內管后，發現其報警橡膠圈周邊分布著密實的泥皮。隨后清理內管泥皮，并關閉鉆移車。再次投入內管后，發現泥漿循環及泥漿泵泵壓恢復正常，孔內回轉阻力增加，但孔內鉆桿上升量維持在0.14m左右，由此確定該鉆具被吸附卡死。

2 地質巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故處理方案

2.1 上提下放活動鉆具

從外在層面進行分析，造成該鉆孔粘附的主要原因是地層孔隙壓力、泥漿液柱壓力壓差過大。這主要是由于同一鉆探孔內地層孔隙壓力梯度不統一導致泥漿液柱壓力增加，甚至超出鉆桿柱另一側地層空隙壓力，最終致使鉆桿柱、鉆孔壁接觸面積不斷增加，出現吸附卡鉆事故。基于這一原因，在該事故出現以后，首先，施工人員可以選擇大于鉆具自重的升降機拉力，進行鉆具的上提下放作業，避免鉆具卡死[1]。若前期鉆具上提下放操作無法發揮良好效果，施工人員還可以適當增加拉力、扭矩，對吸附卡固的鉆具進行劇烈拉放，并適當左右轉動。同時向鉆孔內強制輸送循環泥漿。結合鉆具拉動力的適當增加，可以解除鉆具卡鉆狀態。上述方法主要是利用鉆桿在上提、下放、轉動過程中產生的伸張、收縮、振動效果，促使泥漿在鉆孔內進行橫方向劇烈沖擊，進而致使鉆具、濾餅瞬間形成小縫隙，破壞兩者接觸面。需要注意的是，若升降機提升能力不足，則可以借助吊車、千斤頂，增加升降機拉力。

此外，若上述方法無法有效處理卡鉆事故，施工人員應經鉆桿向孔底部施加壓力。以促使鉆桿在孔內處于彎曲形變狀態，最大限度縮小兩者接觸面積，避免摩擦力擴大導致吸附卡鉆程度加劇。

2.2 注解卡劑油泡解卡

從內在層面進行分析，造成該孔鉆粘附的主要原因是泥漿固相顆粒吸附、泥漿靜止沉積等導致孔壁上存在較厚的濾餅。再加上泥巖為親水物質，在被水浸潤之后會泥漿中固相顆粒表面沉積速度會不斷增加，導致地質巖心鉆探中出現的內管泥皮問題無法徹底解決。基于這一原因，為了破壞濾餅與鉆具的粘附力，可以利用原油浴解卡鉆處理法，將天然原油、柴油依據2/1的比例，混合均勻。隨后在泥漿泵的高速壓迫下進入卡鉆孔位（一般高于卡鉆位置50m～100m左右）。由于原油表面張力較小且附著力較強，可以在泥漿泵高壓力驅動下進入泥皮（/濾餅）粘附顆粒周邊，破壞泥皮（/濾餅）、鉆具粘附力，達到解除鉆具卡鉆狀態的目的。需要注意的是，在解卡劑量確定時，可以根據固定公式，結合所需油量、鉆孔直徑、鉆桿內外徑及外環空原油上升高度、鉆桿內原油高度確定。即：所需原油量=0.785＊（鉆桿直徑2-鉆桿外徑2）＊外環空原油上升高度+0.785＊鉆桿內徑2＊鉆桿內原油高度。需要注意的是，在注射完畢原油解卡劑之后，可以每間隔60min向鉆孔內泵入21.0L的泥漿，以促使鉆桿內的原油解卡劑涌出，為環空原油解卡劑的補充提供充足空間。在浸泡15h～20h之后，若孔底壓力表指針出現明顯下降，且指針指向與孔內鉆桿柱自重大體一致，鉆桿標記位置明顯上升，可以確定被吸附卡鉆桿已解除卡鉆狀態。此時，可以將孔內原油解卡劑全部排出，并泵入正常鉆進用泥漿[2]。

此外，若注解卡劑油泡解卡方法無法發揮有效效果，施工人員還可以利用堿水的重要效能。在出現吸附卡鉆問題后，向卡鉆點注射2.0%左右的純堿水，對卡鉆點進行水浴處理。一般用純堿水對卡鉆點水浴處理10h左右可以有效降低泥漿粘附性，解除鉆具卡鉆狀態。且由于2.0%左右的純堿水并不會破壞孔內泥漿，在鉆具提出后泥漿還可以繼續使用，整體經濟效益較高。

2.3 倒扣及套銑處理

在上提下放活動鉆具、注解卡劑均無法發揮良好作用時，施工人員可以選擇倒扣、套銑的處理方法。即采用大于卡點鉆具重量的提拉力，將鉆具倒扣至卡鉆吸附位置（鉆桿與孔壁中和點接近卡點位置）。隨后將卡鉆物完全清除之后，進行套銑作業。需要注意的是，在倒扣處理階段，為了保證鉆桿穩定完整性，可以利用鉆桿所允許扭轉圈數計算公式，對倒扣時鉆桿扭轉圈數進行適當限制。其中鉆桿扭轉圈數=扭轉力/鉆桿卡固深度。

此外，若倒扣及套銑處理仍然無法解決該地質巖心勘探孔中出現的鉆具吸附卡固情況，可以從節能增效視角入手，選擇卡鉆偏斜處理方式。即在倒扣反鉆具達到一定深度后，采用偏斜的方式，選擇制作長度超出4.0m且偏斜角度超出2.50°的偏斜器。隨后在保證卡鉆孔內無多余雜質的情況下，進行偏斜器下放作業。同時為了避免偏斜器偏移，在偏斜器下放階段可以向孔洞內加入足量的碎石，以達到固定偏斜器的目的。

3 結論

綜上所述，在我國地質巖心勘探作業發展進程中，不同類型鉆探技術得到了一定的優化提升，在鉆探階段吸附卡鉆施工出現概率也不斷提高。為了最大限度降低吸附卡鉆事故對整體勘探作業的影響，施工人員應結合實際情況，合理選擇上提下放、油泡解卡、倒扣及套銑處理等措施，最大限度活動卡鉆，避免吸附卡鉆事故持續惡化導致的泵壓提升、憋泵情況。