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常见钻探事故处理
第一章卡钻事故分析
随着劳动法规的逐渐健全、规章制度的逐年完善以及职工安全技术培训力度的加大、生产环境和劳动条件的改善,我国的煤田钻探安全事故呈逐年下降趋势,孔内事故由过去的20%降到10%以下,有的达到1%。
然而,引发孔内事故的因素多样,有些因素是突发性的或者是无法避免的,这就要求我们要仔细研究发生事故的原因,采取可行的技术措施加以避免。
只有尊重客观规律,理论联系实践、群策群力才能将事故发生率降到最低。
只有将事故发生率感到最低才能效提高钻探效率,降低生产勘探成本.因此能很好的处理钻探中的事故尤为重要。
下面将介绍卡钻埋钻事故的处理。
1.钻头直接与孔壁或岩心挤夹
孔壁和岩心不规则,操作不当,钻头与孔壁或岩心直径挤夹金刚石钻进或硬质合金钻进时,上一回次钻头内、外径磨损严重,孔径相应缩小,孔身呈上大下小;岩心相应增粗,呈上小下大。
下一次使用新钻头时,往往外径大于孔径;内径小于岩心直径,如果下钻过猛或升降钻具时跑钻,就会发生钻头直接与孔壁或岩心挤夹,如果岩石均匀,挤夹程度就更加严重。
另外,在钢粒钻进中,如果岩心破碎呈块状时,容易因离心力等作用,从钻头水口处就跑出,挤到钻头与孔壁之间而挤夹钻具。
2.“键槽”造成钻头卡阻
孔身弯曲,孔壁形成“键槽”在斜孔或弯曲孔段的凸出的弧形面上,经常受到钻杆的磨刮。
特别时减压钻进时,上部钻杆将承受拉力,受拉力的钻杆旋转时就不断想弯曲孔段的凸出面碰磨,或者由于升降钻具时,经常在凸出面拖拉。
久之,沿孔壁形成一条纵向沟槽,形如机械轮上的键槽。
“键槽”机构往往产生在不太坚硬的岩层中,太硬的岩层不宜被磨刮成沟槽。
太软的岩层钻进速度快,也不易形成牢固的“键槽”。
已形成“键槽”的钻孔,在提钻时钻杆受拉,呈纵向伸直,就自然嵌进槽中,当粗径提到“键槽”下端,就受阻呈拉紧状态。
如果“键槽”深而牢固,即造成卡钻。
3.岩粉“悬桥”造成卡钻
(1)孔身不规整,孔径大小变化悬殊,形成岩粉“悬桥”当冲洗液携带岩粉上升时,一旦达到孔径变大的部份,由于钻孔大面积突然变大,流速立即降低,一部分冲洗液还会形成涡流,于是岩粉逐渐沉积,形成“悬桥”,造成钻具卡阻。
(2)岩粉“悬桥”往往在以下环境力产生:
a.岩粉“悬桥”多形成在钻孔换径处,换径次数越多,形成“悬桥”机会就越多。
b.钻孔穿过天然溶洞的底部。
c.在松软地层中钻进,冲洗液量大,孔壁被冲刷而形成超径孔段。
d.岩块或其它可溶岩层,由于冲洗液的溶解,钻孔就严重超径,在超径孔段的底部,容易形成岩粉“悬桥”。
4.套管偏斜造成卡钻
套管柱偏斜,管鞋突出用套管护壁时,套管没有下直、下正,或没有下到基岩硬盘,或下套管换径后孔身弯曲,使得套管鞋突出于孔底,钻具提升时就会受阻。
特别时钻具带有取粉管时,取粉管顶部往往被套管鞋挂住。
如果组昂于粗径连接得不同心,更会加重上述情况的发生.
5.物体落入孔内造成卡钻
小物件落入孔内由于操作不慎,粗心大意,将卡盘扳手、活动扳手等小工具、小物件掉落孔内,卡在组昂与异径接头连接处,使钻具受到卡阻。
例如:
图1-1为大拨叉掉入孔内造成的钻具卡夹示意图:
图1-1拨叉落入孔内造成钻具卡夹
第二章事故发生前的征兆
钻具挤夹、卡阻事故发生前,都有一定的预兆和特征。
掌握好这些征兆,及时采取预防措施,是避免发生这类事故的重要方面。
(1).钻具提动和转动都有阻力,如涩滞、蹩劲等现象。
下钻时常常发生遇阻“搁浅”。
(2).提钻后岩心管和钻头有明显擦痕,或粗径钻具表明刮有岩泥、泥皮,取粉管内掉块增多,块度增大。
(3).如果时掉块卡、夹钻,则钻进时有蹩车现象,提动钻具感到有劲;升降钻具时,不是突然卡住;开始往往可以活动一定距离。
一般情况下孔内反水正常。
(4).如果时探头石或键槽卡钻,卡钻位置不变,起下钻到此孔深就受阻,一般没有挤夹力,冲洗液可以正常循环。
当粗径钻具与卡阻部份脱离接触时,钻具回转无阻。
(5).如果是岩层错动和岩层遇水膨胀缩径卡钻、夹钻,除升降钻具遇阻,回转阻力增加外,还有蹩泵现象。
(6).如果钻头与孔壁直接挤夹,钻具不能回转,提升阻力很大,送水时有蹩泵现象。
(7).如果时钢粒挤夹钻具,夹钻初期能在较大泵压下开泵,但返水很小。
如果孔内清洁,蹩泵不严重,稍许提动钻具蹩车程度减轻,下放钻具有蹩停车现象。
如果孔内钻粉、岩粉较多,则钻具回转阻力很大,蹩泵现象也严重。
(8).岩心与钻头或碎岩心挤在钻头与孔壁之间时,钻具回转阻力较大,提动钻具吃力,但不蹩泵,可能有骤然蹩车现象。
第三章事故的预防
钻具挤夹、卡阻的原因很多,而且比较复杂,必须根据具体情况和出现的征兆,采取相应的预防措施,把事故消灭在萌芽状态。
一般预防方法有:
1.保持孔壁的稳定性
在松软坍塌、掉块、裂隙发育、容易产生滑移和错动的岩层中钻进时,需千方百计地
(1)采用比重较大、粘度较高、失水量小、含沙量低的泥浆冲洗。
经常保持泥浆的良好造壁性能,以维持孔壁的完整。
(2)钻具提出孔外时,孔内应注满泥浆,保持对孔壁有一定的液柱压力。
(3)冲洗液流速不应过高,以防计息冲刷作用冲垮松软的孔壁。
(4)钻具的转数要适当降低,以减轻钻杆对孔壁的震击。
(5)在坍塌、掉块严重的情况下,可采用粘土球固壁、灌水泥、下套管、高分子聚合物护孔等方法,保持孔壁稳定。
(6)选择合适的钻进方法,采用合理的钻头结构和钻进参数,从生产管理和技术措施各方面保证尽快穿过复杂孔段。
2.防止遇水膨胀止岩层缩径
(1)采用失水量小、含沙量低、粘度不大的优质泥浆洗孔。
(2)在浅孔(200m以内)条件下采用无泵钻进。
(3)使用肋骨钻头钻进,保证粗径钻具与孔壁有足够的环状间隙。
使大量的冲洗液畅通,而且有一定的缩径余地,避免发生钻具恶性挤夹。
(4)加强扩孔修整孔壁的工作。
每一回次后可专程划眼一次。
有事在钻头以上另加一个扩孔器,边钻边扩,以便节省专门划眼的时间。
(5)采用取粉管上部装反钻头的钻具钻进。
以便在孔径收缩时,边回转钻具边向上用反钻头修扩孔壁。
3.防止在坚硬岩层中钻进时钢粒、碎硬质合金夹钻
(1)钢粒或硬质合金换用金刚石钻进时,孔底残余钢粒或碎硬质合金粒必须打捞干净。
(2)钢粒钻进改用硬质合金钻进时,也必须实现把孔内残余钢粒捞净。
(3)硬质合金钻进改用钢粒钻进时,第一回次应使用小钢粒和旧钢粒钻头,投砂量不宜过多,送水量不宜过大。
并且,下钻时不能一下到底,在离孔底0.5m左右处,即开泵扫孔,防止猛下到底造成挤夹。
(4)采用钢粒钻进时,要正确控制投砂量和送水量。
回次之初投砂量不宜过多;绘制之末孔底又不能没有钢粒。
送水量不能忽大忽小。
总之,应保持孔底又一定数量的钢粒。
以求孔径变化比较均匀,钢制钢粒在粗径钻具与孔壁间隙小的地方造成夹钻的机会。
4.保持孔内清洁
(1)孔内岩粉、钻粉过多,超过0.3m时,必须专门捞取。
(2)钻进时,一般应等冲洗液返回孔口后(漏水孔除外),方可开车钻进。
钻进中水泵工作不正常,应停钻检修。
检修前应将钻具提到安全孔段,以防钻具挤夹和陷埋。
(3)使用泥浆时,应做好净化工作。
(4)钻进中产生的岩粉粒度大或有岩屑时,应带取粉管。
(5)钻进裂隙发育、掉块的岩层时,在钻具结构上应注意以下几点:
a.在钻入裂隙严重的地层以后,应尽可能的加长粗径钻具,时粗径保持在严重裂隙层的上部,以减少因掉块而卡钻的可能性。
钻穿该层后,可采用水泥胶结或下套管等方法固壁。
b.钻进有掉块可能性的岩层时,应在粗径钻具上部采用铣刀式异径接头。
带取粉管时要用上端马蹄形的取粉管;不带取粉管钻进时,禁止使用取粉管接头。
c.在取粉管上部反刃反扣硬质合金钻头。
在发生掉块时,可向上反扫,将掉块扫掉。
5.防止套管卡阻钻具
(1)套管谢步一定要下到完整岩层,并达到一定深度。
(2)套管一定要下正下直,钻具也要正、直。
(3)每次提钻到套管鞋附件,动作要慢。
切勿猛提。
(4)下套管后用钢粒钻进时,应避免粗径钻具在套管内钻进。
为此,在下套管前,先采取较原来孔径小一级的粗径钻具并带导向,用钢粒钻出相当粗径钻具长度的小眼,然后再下套管。
6.对孔身采取防斜措施
采取防斜措施,减少钻孔弯曲,避免“键槽“现象发生。
7.合理选择钻头
硬质合金或金刚石钻进时,应严格控制钻头的内、外径磨损。
应在钻头结构设计和镶焊制造工艺上提高钻头的耐磨性,因此应合理选择钻头,在使用上防止过早磨损,磨损过度的钻头应及时进行更换。
第四章事故的处理方法
钻具卡夹事故发生以后,应及时进行处理,否则会使事故清洁加重,并有继而发生埋钻或折断钻具的可能。
处理事故,统称用升降机和油压系统向上提拔,或串动与回转相结合进行处理。
在返水的情况下不应停送冲洗液,如果无效,则采用吊锤震打或千斤顶上顶。
再无效时,就根据孔内具体情况,采用反、透、扩、割、掏等方法处理。
处理方法一般可分为四步:
1.处理方法及应注意的问题
第一步处理方法及应注意的问题
(1)提:
在设备能力允许的条件下,可用升降机配合滑轮组,强力提拉孔内受阻钻具。
当钻具被卡埋时,一般均用此方法,但必须注意钢丝绳、天车、钻塔、钻机及地基等各方面的情况,最好配备“拉力计”,以防造成人身事故。
(2)打:
借助吊锤打击的震动力,向上或向下打击事故钻具。
这种方法适用于浅孔或掉块及钢粒挤夹事故。
这种方法简单,故常被采用。
在用吊锤冲打处理孔内事故时,可用滑轮打吊锤及其它安全打吊锤装置。
在使用吊锤处理孔内事故应注意:
最好不要利用升降机直接拴绑打吊锤;孔壁不稳定而易发生坍塌时,不宜采用此方法,否则,会使事故恶化。
(3)震:
将机械震动器接于事故钻具的上端,并用升降机拉紧,使事故钻具收到强烈震动而排除。
但必须注意防止孔内钻具受震而脱扣。
(4)捞:
用公母锤、卡管器等捞取脱落或折断的事故钻具。
这是一种常用的处理事故的方法。
(5)冲:
用小径钻具(或钻杆)或套管下入孔内,通过泥浆泵的高压液流冲出事故钻具周围的埋、卡物。
但必须在孔壁稳定的情况下,用此方法。
(6)抓:
用下部带齿的抓筒,处理掉入孔内的小物件或测斜仪。
(7)吸:
用磁铁打捞吸取掉入孔内的小物件或吸正靠孔壁的事故钻杆断头,配合丝锤打捞。
(8)粘:
用粘泥、黄蜡、沥青等粘取掉入孔内的小物件或金刚石钻头胎体或金刚石。
(9)窜:
用升降机提拉、吊锤上下打击、或开车上下扫,用以处理还有一定活动余地的被阻事故钻具。
(10)顶:
用千斤顶(丝杠式和油压式)或油压钻机加减油压,顶拔事故钻具,这也是常用的方法。
但应注意的:
用千斤顶顶拔时,应考虑钻杆能承受的能力,以防顶断;还应特别注意卡瓦飞出伤人。
第二步处理方法及应注意的问题
(1)反:
用反丝钻杆和丝锤,找好中和点,尽可能地多反回一些事故钻杆,再配合其它方法处理。
因为“反”不是一个单独的处理孔内事故的方法。
反钻杆应采用钢丝绳反钻具、棘轮反管器等安全方法。
另外,防止在反钻具时因弹力反转而发生人身事故。
(2)套:
用比钻进大一级的钻具扩孔套取,因而只适用于较软的岩层及浅孔的岩层中,当孔内留有事故钻杆时,必须先“反”后“套”。
扩孔时,为了防止钻口弯曲,应带导向。
(3)切:
用割管器分段切割取出事故钻具。
这种方法用于处理钻具卡、埋过紧而又较长的情况下。
采用“切”常用于处理岩心管或套管事故。
(4)钩:
用特制的钩子、捞矛等,以导正靠边的事故钻杆头,或钩住加大接头处,将事故钻具提出,或是捞取掉入孔内的钢丝绳及电缆等。
第三步处理方法及应注意的问题
(1)穿:
用比原钻进用的事故钻具小1-2级(最好小2级)钻具,先从事故钻具中心穿过去,借其震动、回转、碰撞,以减轻或消除事故钻具外侧被挤夹的阻力,然后用“捞”的方法处理。
当岩心管接头、岩心管及取粉管留在孔底时,在采用“穿”的方法之前,先用“剥”等方法处理。
(2)剥:
用与原事故钻具用径的磨铁钻钻头,将岩心管或取粉管接头、取粉管的外围直至丝扣处剥掉一层,然后再取出接头。
(3)扫:
用特制平面钻头将残留孔内粗径钻具或钻头劈开或扫掉,然后取出。
在“扫”或“劈”时,注意夹钻及多头劈开。
(4)泡:
把柴油、碱水或盐酸注入孔内,浸泡被埋住或泥皮吸附卡钻,使事故钻具与孔壁松弛,利于处理。
第四步处理方法及应注意的问题
(1)绕:
用偏心楔子偏斜钻进,绕过事故钻具。
采用此方法时,必须按地址设计进行。
(2)炸:
将炸药装在特制的爆破筒内,从钻具内送入预定孔深进行爆炸,炸断钻杆后而取出,或用于处理套管被卡,以震松或将套管冲出。
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