孔内事故的预防和处理

孔内事故的预防和处理,孔内事故的预防和处理,在钻孔过程中，由于种种原因，常常在井孔内发生各种故障而中断正常钻进或作业，通常把这些故障统称为孔内事故。钻孔事故分为自然的和人为的两类。 常见的孔内事有：埋钻事故；烧钻事故；挤夹、卡钻事故；钻具折断、脱落和跑钻事故；工具、物件落入事故；套管事故等。,人为事故，指事故发生的主要原因是操作者或有关人员没有严格按钻探操作规程作业，没有根据具体情况采取相应的技术措施而造成的孔内事故。如烧钻、岩粉埋钻等。 自然事故主要是指由地质条件等客观因素而造成的孔内事故。而这种因素即使是采取了相应的措施，也很难收效或难以避免事故发生。如探头石、掉块引发的挤夹事故。,一、处理事故的基本原则,做到“四清”即为孔内情况清，机上余尺清，报表记录、交接清，当班人员对于处理情况清。发动群众，群策群力，认真研究事故发生情况，找出原因，订出处理方法。处理方法确定后，抓紧时间，动作迅速，即时排除，避免事故恶化。操作稳准，防止事故加事故。,二、事故处理的基本方法,处理孔内事故方法多种多样，为适应特殊情况，还可以采用特殊方法和设计加工相应的工具。 基本方法可归纳为以下几种：,（一）捞 捞,是最常用的一种方法，包括范围较广，不仅指打捞钻杆、岩心、套管，也指打捞掉入孔内的钻头、工具、测井电缆、钢丝绳等，对掉入孔内的小工具、金刚石钻头胎环断片等，可以采用粘取方法，也可归入捞的范围。 打捞工具花样繁多，不仅包括各种矢锥、捞钩，也包括一些特殊工具，如永磁打捞器、捞矛、抓筒等。,最常用的打捞工具是钓子和各种类型的矢锥。矢锥分公锥、母锥两类，按打捞对象的不同称之为钻杆公、母锥，钻杆锁接头公锥，岩心管、套管公锥等，规格与打捞对象一致，如公锥有42、50、60、73、108、127、146、168毫米等。,矢锥一般都比较脆，拧卸时不要用锤猛砸，下入孔内后不要墩事故钻具头，更不能盲目开车，以免掰断或碎裂。,（二）拉,用矢锥或其它打捞工具对上事故钻具后，都要先进行提拉。如果提拉阻力大，就要使用多组滑车系统强力提拉。 用升降机强力提拉时，用力不要过猛，要逐渐积蓄力量，在不损坏设备的前提下，进行有效的提拉。提拉一定高度后，还可靠钻具的弹性和自重向下送回，反复串动，如果事故钻具有一定的活动距离，即可用此法将事故钻具逐渐提出孔口。提拉时，钻塔必然晃动，所以每一次提拉都必须在钻塔恢复稳定之后，有节奏的进行。遇到卡、埋、烧钻严重时，按正常办法强力提拉无效时，必须适可而止，考虑用其它法处理。,（三）扫,事故钻具在某个孔段内遇阻，在此孔段内钻具能回转，也能上下活动，但超出这个孔段就不能提升或下降。遇此情况，可开车反复向上向下，把卡挤物扫碎或挤入孔壁。 在容易出现这种现象的地层中钻进，应勤提钻,一是交接班必须提钻,发现问题及时处理,二是钻进一段时间或加减钻杆时反复扫孔。,（四）冲,“冲”就是用水冲洗事故钻具上或周围的障物。发生埋钻和夹钻事故时，如果升降机起拨无效，可用增加冲洗液量和泵压进行强力冲洗的办法，排除埋挤的障碍物。不太严重的埋钻和夹钻事故，经强力冲洗后，再进行起拨，即可解除。所以发生孔内事故后，不要停止冲洗液的循环，已经中断循环的应尽可能地恢复循环。,（五）震 包括打吊锤和利用各种机械震动，消除或减少事故钻具周围的挤压力，使事故钻具逐渐松动或上下串动。冲打钻具可向上打，也可向下打，目的都是为了使钻具能够串动。向上打时，应用升降机吊紧钻具，以增加冲击效果。,发生卡钻事故用升降机起拔无效时，可以将孔内钻杆反出，将震动器接在反出钻杆下部，下入孔内对上孔内剩余钻具，然后拉紧钻具缓慢开车，产生震动。这种方法效果较好。 打吊锤一般只适用于浅孔或中深孔的掉块、钢粒、合金挤夹事故，对于埋钻、烧钻基本不适用。深孔震动，可以使用孔内震动器。这种震动器可以接在钻具的任何部位。,用千斤顶或油压钻机油缸起拨钻具。千斤顶的起拨负荷比升降机或油缸都大的多，适用于阻力较大的卡钻、夹钻、轻度烧钻和起拨套管等。起拨时不要用力过猛、过快，以免事故钻具断裂，使事故复杂化。每顶起100200毫米，应该一停，缓慢增加力量，使作用力充分传递到事故钻具受阻部位。如果发现孔内阻力极大，钻具实际未动而基枕不断弯曲变形或下沉，必须立即采取措施或停用，不能死顶硬顶。,（六）顶,（七）反,对于严重卡钻、夹钻、烧钻、埋钻，只能采用反的方法，即利用反丝矢锥和反丝钻杆，分若干次将事故钻杆从孔内反出，为进一步处理粗经钻具创造有利条件。开始反的时候，要使孔内钻具处于拉伸状态，用中和点反钻具方法，第一次尽量反得多些。,（八）透,事故钻具在异径接头上被反出后，用小一级或二级的钻头，从事故岩心管里往下透孔，穿过事故钻头后继续钻进一定深度。由于钻具回转时的震动，可减轻或消除事故钻具侧部的挤夹力，然后用矢锥捞取。 此法宜在钻头或岩心管挤夹部位不高，或挤夹不太严重的情况下使用。,(九)扩,扩与透相反，就是用大一级或二级的钻具扩孔套取。此法局限性较大，只有在需扩深度不大、岩石宜扩、上部套管口径允许的条件下才能考虑采用。一般情况下扩孔到底后，事故钻具就能随扩孔管一起带上来，如带不上来，则可用矢锥捞取。,（十）割,当事故岩心管异径接头以上部分已被反回，剩下的岩心管阻力较大时，可用割管器将岩心管割断，再用矢锥分段捞取。常用的割管器有水压割刀和离心割刀两种。离心割刀机构简单容易制造，使用效果也较好。,可以按岩心管外径选择相应割刀，用丝扣连接钻杆最下部，在割刀以上11.3米处依管径弯一个弯，即可下到预定部位开车割管，割管转速在100转分左右。割管时严禁提动割刀。,（十一）劈 用同径的切铁钻头，劈开事故岩心管和钻头然后用岩心管套取或抓筒抓取残片，劈管钻头和合金要适当加大加密，底刃要低。劈时要谨慎操作，低转速小压力。 此种方法安全性差，因此在劈时要特别注意，每次要按原有劈口延续下去。,(十二)磨 用特制的切铁钻头，将事故钻具从上到下象车床切割工件一样磨灭。切铁钻头（铣刀钻头、推磨钻头）可以根据被削磨对象而设计制作成各种各样的形式。配切钻具时一定要注意，粗径钻具长不超过2米，磨完一个回次后，都要把取粉管内铁屑打净，并根据铁屑来判断切铁钻头工作情况。,（十三）爆 这种方法是将制作的爆破筒，用导线连接后从钻杆内下至预定位置，然后通过电爆破，将钻杆低端炸断。适用于埋钻、烧钻严重而又缺乏反丝钻杆的情况下。下爆破筒之前必须先用同径重锤检查钻杆内径，爆断位置应选在接头处。如爆破筒重量轻，可以在其下部悬挂重物。,（十四）偏 如果事故复杂，难于处理，在地质条件允许的情况下，可以在事故钻具上部下偏心楔子，定向偏斜钻进。 以上所述时处理事故的基本方法，在事故情节比较复杂时往往要多种方法结合使用。,三、常见事故分析及处理,钻具折断或脱扣时最常见的孔内事故，钻具在孔内工作时承受压力、扭力、拉力等各种复杂应力，当它所承受的负荷超过钻具本身强度时，就会引起钻具折断、脱落。在钻进过程重如果及时发现，一般不难处理。但如迟迟未能发现，将事故头磨坏、弄弯、挤入孔壁或者甩脱造成多头穿插挤夹，就会使事故恶化。,钻具折断、脱扣事故,（一）事故原因,（一）事故原因,1、钻进中掉块卡钻、夹钻、烧钻等，使钻具回转阻力突然增大，扭断钻杆。 2、钻进压力过大，造成钻柱严重弯曲，在空洞和严重超径部位很容易折断。 3、强力提拔、跑钻、都宜使钻杆折断。 4、拧管不紧，钻进中突然蹩车，在关车时钻杆倒转回扣，容易脱扣；深孔时钻具悬空高速回转，也容易甩脱钻杆。 5、钻具磨损严重，使用时对钻具检查不严。 6、钻杆、岩心管加工质量不合要求，如锁接头与钻杆连接丝扣锥度不一致，车丝扣时退刀槽过深，钻杆墩粗和热处理不当，都降低钻具强度，使用时易发生折断、脱扣事故 。,（二）事故征兆 1、钻进中瞬间阻力突然增大，然后又突然减小，从发动机声音、电流表指针、皮带的波动上都可看出明显的变化。 2、钻具重量减轻，从指重表上反映出来。回转钻具轻松，提动钻具时没有阻力。 3、泵压突然下降。 4、突然不进迟或进尺速度假象加快。减压钻进时，钻具如在上部折断，立轴会自动上升。,（三）事故的处理,在完整地层中，钻具折断或脱扣事故的处理比较简单，主要使用各种矢锥和钩子打捞。 下述处理方法只考虑单纯的钻具折断或脱落。 1、钻具折断后，要根据提上来的事故断头，摸清孔内事故头的形状，选择相适应的矢锥，迅速进行打捞。 （1）如果事故头是比较平齐完整的钻杆、锁接头或中接箍，可采用公矢锥或母矢锥打捞。 （2）钻杆断头是把较大的斜槎时，可采用通天母锥或卡管器捞取。 （3）岩心管折断或脱落，可用公锥捞取。,2、钻杆断头贴靠孔壁，用公、母锥不能对上时，可用带导向罩的公锥捞取。当接触钻杆断头后，用钳子扭转钻具，并徐徐下降，使向导罩套上断头，公锥即可对上事故钻杆。当孔径很大，钻杆断头贴向孔壁或断头倒入空洞内，可用下述三种方法捞取：,（1）用带导向罩的扶钩捞取。当钩子钩住事故钻杆时，慢慢提动钻具，使导向罩脱离钻杆而钻杆不脱离钩子，再慢慢下降钻具，钻杆头便进入导向罩对上公锥。,（2）用专用捞钩捞取钻杆。这种钩子用圆钢制成，有足够的强度，使用效果较好。使用方法是：将钩子下到事故钻杆第一个中接箍或锁接头以下约1米，用钳子扭动钻杆，慢慢提升钩子，即可钩住中接箍或锁接头而将事故钻具提出。,（3）用永磁打捞器捞取，打捞器构造如图。打捞时，将永磁打捞器下入孔内钻杆断头以下45米，用钳子扭动和上下提动几次，断头即可进入丝锥。,3、钻杆断头严重弯曲，用带向导罩的矢锥和各种钩子都无效时，应将断头割掉，然后再用矢锥打捞。割断头时要注意采用快转速、轻压力，不要急于给进，防止将断头劈开或钻头顺事故钻杆下滑。,4、处理钻头脱落有三种情况 （1）钻头脱落，但钻头内无岩心，可直接用公锥捞取。 （2）钻头脱落，钻头内有岩心。要先把岩心取出，然后用小径钻具透过事故钻头0.20.3米，提钻时可能将钻头带上来，如果带不上来，再下公锥打捞。如果钻头丝扣完好，在取出岩心后直接下岩心管去对接。 （3）如果钻头横过来，则可能需要用铣铁钻头消灭。,（四）事故的预防,1、下钻时要上紧钻杆及各部连接处，并注意不要下得过快过猛，在换径、暗管部位要提前减速，防止遇阻撞断钻杆和跑钻。 2、钻进中压力要适当，不能加压过大。有条件时尽量使用钻铤加压，使上部钻杆处于伸张状态。避免悬空高速回转钻具，以防止甩脱。 3、无泵钻进及采取岩心时，不准猛拉猛墩。,4、开关钻机离合器要稳，防止阻力突然增大蹩断钻杆或引起脱扣。 5、经常检查钻具的弯曲和磨损程度，丝扣严重磨损、旷动或明显变形时，均不得下入孔内。管材加工必须符合质量要求，不合格者不得使用。 6、新旧程度不同的钻杆，要分组使用，较差的应用于孔壁稳定的孔段或浅孔。 7、处理孔内事故要避免硬拉、硬顶、硬反，防止造成断钻，使事故恶化。,钻杆多头挤夹事故,钻杆折断、甩脱后引起的穿插、挤夹，是一种双重孔内事故。这种事故情节复杂。处理困难，耗费大量时间。处理过程中如果方法不当，操作不慎，还容易使事故进一步恶化。,（一）事故原因,折断、脱扣的钻杆，以极大的速度和冲击力下跑，穿插于孔壁和下部钻杆的间隙中，即形成挤夹事故。在下列条件下，会更为严重： 1、挤夹孔断是硬岩层或软硬互层。 2、孔径是局部超径，并远远超过使用钻杆。 3、钻孔较深而下跑钻杆较长。,（二）事故的处理,事故发生后，必须首先弄清主头和副头（死头和活头）的位置、深度以及穿插挤夹情况。 先下打印机器，判定主、副头，然后根据打印深度计算其各自位置、深度。穿插挤夹情况则要根据孔壁、孔径和穿插深度来分析判断。 处理原则是先副后主，把副头捞上来之后，再打捞主头则较容易。对于捞上来的钻杆，区分主、副头后按孔内挤夹原状摆放，并丈量数字，以便更准确地掌握孔内事故钻具状态及处理情况。从锁接头或中接箍的擦痕上可区分出主副头：擦痕在上部是主头，擦痕在下部是副头。,常见的钻杆穿插挤夹事故示意图，按图示状态，处理方法如下： 1、副头高于主头，最大挤夹力在主头上部。可用拉、顶、震处理副头。 2、挤夹力在主头下部。先反出挤夹部位以上的副头和主头钻杆，然后用拉、顶、震处理副头剩余部分。,3、副头比主头低，最大挤夹力在下部。先反出挤夹部位以上的主头钻杆，再用拉、震、反处理副头。 4、主头和副头位置平齐，挤夹力大，通常用拉、顶、震都难奏效。可先反，如果反无效，则用密集式合金钻头扫通，然后反掉主、副头钻杆，如此重复处理。 5、主、副头钻杆穿插互相缠绕成麻花形。这种情形最难处理，应先用反的方法，如果反无效，只好扩孔，消除挤夹后在用拉、顶、震、反处理。,（三）事故的预防,1、首先要防止钻杆折断、脱扣。 2、反钻杆时不能长时间开车回转，以免多处反脱。 3、尽量采用小口径钻进，对易超径孔段采取护孔措施。,卡钻和夹钻事故,卡钻指由于孔壁岩石造成的钻具受阻，如掉块、探头石、缩径等，夹钻则指除孔壁外还有其他因素而造成的钻具受阻，一般发生在孔底，如岩心与钻头夹钻、碎合金夹钻、钢粒夹钻等。其表现都是钻具不能回转和上下提动，它们属于同一概念，此处不加区分。,1、钻孔穿过的岩层节裂隙发育，岩石破碎，出现坍塌、掉块。A、岩层倾角大，破碎岩石下滑位移。B、松散的沙砾层出现探头石。C、遇水膨胀的岩层孔段产生缩径。,（一）事故原因,2、钻具稳定性差，钻进回转时对孔壁产生“敲帮”现象，加上冲洗液的冲刷，增加了掉块和探头石出现的可能性。,3、钻进中泥浆质量变坏，会造成膨胀性岩石缩径或不稳定岩层坍塌掉块，导致卡钻。,4、钻孔严重弯曲，在较软地层孔段产生沟槽现象，提钻时卡钻。,5、孔内碎合金或沉淀过多，不及时捞取导致夹钻。,（二）事故征兆,1、提钻后岩心管和钻头有明显擦痕，取粉管内掉块增多，块度增大。 2、钻进时钻具回转有阻力，有时出现蹩车现象。 3、探头石或沟槽卡钻，位置不变，提钻时到此位置就遇阻。 4、岩石错动或缩径卡钻，除升降钻具遇阻和回转阻力增大外，还有蹩泵现象。 5、碎合金或碎铁片夹钻的反应时回转阻力很大，但冲洗液能够循环。,（三）事故的处理,1、掉块卡钻时，如果钻具能回转，也能在一定范围内上下活动，可用串动法处理。即提升钻具遇阻后不要死拉，少许回绳使钻具能够串动，并用钳子回转钻具，每次提升的距离应大于回绳的距离，反复地“多提升，少回绳”，可逐渐将钻具提出孔口。 2、如遇探头石卡钻，钻具起拨不动但未被卡死时，可将钻具送回孔底，将探头石以上钻杆反回，扫掉探头石，再进行打捞。,3、缩径卡钻后，先不要拉死，可用吊锤往下打，打送后，再反出钻杆，再用同径钻具扫通缩径部位，下矢锥捞取孔底钻具。如果已经拉死，上顶下打都无效时，可反出钻杆，将事故岩心管消灭。 用扩孔法处理虽然较危险，但是只要用法得当，还是行之有效，因为岩石膨胀要有一定时间。扩孔时要注意：使用优质泥浆；每扩一段就提动一次钻具；尽量提高扩孔效率，缩短扩孔时间。 4、如果是孔底卡钻夹钻，经拉、打、顶处理无效时，反掉钻杆后用透、扩、割、磨等办法处理。,5、如果是沟槽卡钻，切不可拉死，用吊锤下打，打松后，用钳子扭转一个方向式拉。如果多次试拉无效，可将钻具下放1米，从孔口投入一根45米长地的岩心管，落于粗径钻具之上，然后提升钻具即可脱离沟槽。 处理沟槽有两种方法：一是下套管隔开，二是用取粉管上带反丝钻头的钻具，自沟槽下端往上扫，一直扫到提升钻具畅通无阻为止。,（四）事故的预防,1、在复杂地层中钻进，要采取必要的保护措施，使用泥浆时要保证其质量合乎要求。在不稳定地层钻进不要采用大泵量和高速转。 2、在有探头石、缩径地层钻进时，取粉管上可带反丝钻头，也可以在岩心管接头上镶焊几组合金，一旦遇卡，可以向上扫孔。 3、采取防斜措施，减少钻孔弯曲。不使用严重弯曲的钻杆，避免盲目加压。 4、孔内碎合金过多时，要及时捞净。 5、保护好孔口，严防小工具和其他各种东西掉入孔内。,埋钻事故,埋钻事故大多由于岩粉、钻粉沉淀或孔壁坍塌、流砂等将粗径钻具埋住，一般发生在孔底。,（一）事故原因,1、所钻进的岩石软，进尺块，产生大量岩粉，而泵量不足，岩粉不易排出孔外，一旦停泵，岩粉很快沉淀，将钻具埋住。 2、泥浆质量不合要求，在不稳定地层将会使孔壁坍塌而埋钻。 3、停泵时间较长，而钻具未提至安全孔段，岩粉沉淀而埋钻。,1、下钻不能到底，钻进中回转阻力较大，蹩泵。但只要提动钻具，蹩泵和回转阻力都减轻。 2、如果严重蹩泵，随后孔口不返水，即可能埋钻。 3、提上来的钻具有岩粉粘附。,（二）事故征兆,（三）事故的处理,处理埋钻时，应尽可能地恢复冲洗液的循环，一旦恢复循环，事故即基本解除。如果冲洗液不恢复循环，可按处理夹钻事故的步骤和方法处理。,（四）事故预防,1、在不稳定地层钻进，应采取护孔措施。必须保证泥浆质量负荷要求。 2、保持泥浆泵工作性能良好，有足够的泵压、泵量。孔内岩