孫德福

(黑龍江省第六地質(zhì)勘察院，黑龍江 佳木斯 154002)

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對地質(zhì)鉆孔內(nèi)復(fù)雜情況和孔內(nèi)事故種類的梳理

孫德福

(黑龍江省第六地質(zhì)勘察院，黑龍江 佳木斯 154002)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，地質(zhì)鉆探孔內(nèi)事故率逐漸降低，地質(zhì)鉆探被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，地質(zhì)鉆孔的情況也越加復(fù)雜，各種鉆孔事故也時有發(fā)生，事故處理難度較大。對復(fù)雜的地質(zhì)鉆孔情況及孔內(nèi)事故種類加以梳理，采取更加有效的地質(zhì)鉆孔施工，更好地滿足現(xiàn)代工程施工技術(shù)要求。

地質(zhì)鉆孔；井下技術(shù)；孔內(nèi)事故

為提升地質(zhì)鉆孔施工的安全性及可靠性，降低孔內(nèi)事故的發(fā)生率，我們有必要進(jìn)行孔內(nèi)事故種類梳理，掌握地質(zhì)鉆孔復(fù)雜情況，制定科學(xué)合理的地質(zhì)鉆探孔內(nèi)處理技術(shù)規(guī)程和事故預(yù)防方案。筆者就地質(zhì)鉆探孔內(nèi)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡要分析，希望能進(jìn)一步推動地質(zhì)鉆孔水平的提升，更好地保障地質(zhì)鉆探人員人身安全，規(guī)范地質(zhì)鉆探管理。

1 地質(zhì)鉆探孔內(nèi)事故及趨勢

由于地質(zhì)鉆探行業(yè)缺乏相關(guān)統(tǒng)計管理，基本上沒有各地區(qū)地質(zhì)鉆探事故數(shù)據(jù)資料。我們主要以地質(zhì)鉆探單位函詢進(jìn)行分析，鉆探技術(shù)、鉆具制造質(zhì)量和地質(zhì)鉆探管材質(zhì)量的提高才能進(jìn)一步完善鉆孔結(jié)構(gòu)。雖然鉆探深度不斷增加，但鉆孔技術(shù)的發(fā)展、相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)工作的開展、鉆探施工管理工作的不斷加強(qiáng)，使地質(zhì)鉆孔事故率并未上升，管理嚴(yán)格的地區(qū)事故率還有下降趨勢。但受技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件、鉆探應(yīng)用領(lǐng)域、鉆孔深度的影響，孔內(nèi)事故在個別地區(qū)發(fā)生幾率更高，事故處理難度較高，時間和經(jīng)濟(jì)損失較大。從當(dāng)前天然氣鉆井行業(yè)整體情況來看，國內(nèi)外鉆孔技術(shù)有了極大的提升，各種科技手段的充分運用全面推動了鉆井行業(yè)的發(fā)展，有利于降低鉆井成本、減少鉆井風(fēng)險、提高鉆井速度，鉆井工程自動化和機(jī)械化發(fā)展將會極大緩解鉆井情況的復(fù)雜性，減少鉆井事故發(fā)生量。因此，我們必須善用鉆井信息技術(shù)，進(jìn)行準(zhǔn)確的鉆頭信息和位置測定，降低鉆井環(huán)境的復(fù)雜性。

綜合地質(zhì)鉆探整體情況可知，鉆探孔內(nèi)情況越發(fā)復(fù)雜，孔內(nèi)事故處置難度較大、易遭受嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，我們可以將孔內(nèi)事故技術(shù)原因總結(jié)如下。

1.1 鉆孔深度增加、應(yīng)用范圍擴(kuò)大

隨著資源開發(fā)利用水平的不斷提升，淺部資源挖掘殆盡，地質(zhì)勘查深度逐步增加，鉆孔深度由淺孔逐漸變?yōu)橹猩羁?，越來越多的海上、高原等?fù)雜地形勘察正慢慢發(fā)展著，對高原、海上等復(fù)雜地質(zhì)的勘察也逐漸深入，深層地質(zhì)情況極為復(fù)雜，存在著極大的鉆探安全隱患。

1.2 鉆孔深度逐漸加大

鉆探深度的增加，地層復(fù)雜情況逐漸增加，管套級數(shù)不斷增加，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，成本不斷升高。孔內(nèi)事故處理時，鉆探成本費用不斷成倍增加。

1.3 鉆探方法多樣化

鉆探技術(shù)水平的不斷提升，鉆孔技術(shù)組合多變，各種高鋼、鋁合金等材質(zhì)價格昂貴，鉆探工具成本高，鉆具事故復(fù)雜性較高，事故處理應(yīng)急手段有限，事故處理難度較大。

1.4 鉆具應(yīng)用增加

現(xiàn)今采用的小直徑孔底動力鉆具較多，有液動錘、渦輪鉆、螺桿鉆等，種類繁多，一旦發(fā)生孔內(nèi)鉆具事故，難度也將增大。特別是伴隨著化學(xué)處理劑使用量的不斷增加，越來越多的高級管材大面積應(yīng)用，進(jìn)一步加劇了鉆孔器具的腐蝕、耗費程度，加大了事故的發(fā)生概率。雖然目前井下事故處理器的出現(xiàn)已經(jīng)大大提高了事故處理水平，但受多方面因素限制，想要真正改變鉆探事故處理仍需努力。

2 地質(zhì)鉆探孔內(nèi)復(fù)雜情況分析

2.1 鉆孔漏失

受地層壓力、裂隙溶洞發(fā)育等自然因素的影響，容易造成鉆孔沖洗液漏失，影響正常鉆孔施工，導(dǎo)致地下環(huán)境污染。

2.2 鉆孔彎曲

受工藝和地層環(huán)境影響，鉆孔軌跡產(chǎn)生彎曲，鉆孔質(zhì)量指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，難以滿足地質(zhì)鉆孔要求，增加孔內(nèi)回轉(zhuǎn)阻力，鉆桿折斷事件頻繁發(fā)生，影響正常的鉆進(jìn)作業(yè)。

2.3 孔內(nèi)溫度異常

孔內(nèi)鉆探溫度過高，使用的普通沖洗液并不能滿足溫度要求，而常規(guī)孔底鉆具在高溫的情況下無法進(jìn)行作業(yè)，這種高溫作業(yè)嚴(yán)重影響了鉆孔器具的使用壽命，造成了一定的孔內(nèi)鉆探安全隱患。這類問題多發(fā)生在干熱巖和高溫巖漿帶。孔內(nèi)異常低溫，在凍土層、永凍層進(jìn)行0℃下的鉆進(jìn)，這對鉆進(jìn)器具有著更高的要求，鉆進(jìn)速度也將比正常更慢。

2.4 鉆孔坍塌、孔內(nèi)沉渣、孔內(nèi)異物

受地層本身土質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，鉆孔內(nèi)部存在坍塌、掉塊、下鉆阻滯等情況，這些都會造成孔內(nèi)事故的發(fā)生。

2.5 其他孔內(nèi)異常

孔內(nèi)其他異常情況包括高地應(yīng)力、地層蠕變、溶洞等情況，鉆探作業(yè)很難進(jìn)行。此外，部分地區(qū)孔內(nèi)情況異常，包括海洋珊瑚礁、高壓油氣層、放射性地層等。

3 孔內(nèi)鉆探事故種類

3.1 鉆具事故

鉆孔過程中使用的器具發(fā)生脫落、折斷，鉆具、巖心管、各種接頭折斷引發(fā)的孔內(nèi)事故，鉆探過程中由于機(jī)械失靈、鋼絲繩斷裂、操作不當(dāng)?shù)?，造成跑鉆，鉆具使用過程中產(chǎn)生各種施工問題，這些都會延誤正常施工，造成嚴(yán)重的鉆探安全施工隱患。

3.2 卡鉆事故

卡鉆事故完全是因縮徑、鍵槽、孔壁掉塊、沖洗機(jī)黏滯等情況引發(fā)的，導(dǎo)致鉆頭提降受阻、孔內(nèi)鉆具回轉(zhuǎn)困難，造成卡鉆事故。坍塌掉塊卡鉆是因地層出現(xiàn)松散，其膠結(jié)性越來越差，土質(zhì)破碎，在提下鉆時如壓力過大，就會因抽吸作用使孔壁發(fā)生坍塌或掉塊問題，從而產(chǎn)生卡鉆事故。

3.3 套管事故、測井事故

開展固井、起下套管、鉆進(jìn)等施工作業(yè)時，發(fā)生套管斷裂、脫扣、卡夾等問題，需要采取及時的故障處置。地面操作失誤引發(fā)電纜斷落事故，臨時是很難做出井口測量的，需要采取緊急措施，割斷電纜。

3.4 取芯事故

取芯事故就是在提鉆取芯或打撈巖芯的過程中，巖芯爪卡緊力弱，卡簧功能失效，造成巖芯提升過程中脫落，巖芯提取失敗。巖芯脫落事故會嚴(yán)重影響鉆探作業(yè)，降低取芯質(zhì)量，事故處理失當(dāng)或是不及時都會對后續(xù)施工造成影響。

地質(zhì)鉆探早期事故主要分為人為事故、自然事故兩類。人為事故是因技術(shù)措施不當(dāng)、違章操作造成的。自然事故是受地質(zhì)等客觀因素影響引發(fā)的。人為事故是可控的，而自然因素則難以防范。隨著地質(zhì)鉆探安全理念的不斷更新，人們按照孔內(nèi)事故復(fù)雜程度，將其劃分為重大事故、一般事故和復(fù)雜事故，這都是針對已經(jīng)發(fā)生的事故，這種分類方法難以形成統(tǒng)一的種類細(xì)分。我們需要對孔內(nèi)事故發(fā)生的原因、性質(zhì)、現(xiàn)象進(jìn)行綜合全面考量，提升事故分析的技術(shù)含量，實現(xiàn)事故的提前預(yù)警和分析，降低事故損失，提高地質(zhì)鉆孔安全性。

4 結(jié)語

能源已成為衡量國家綜合國力的重要指標(biāo)，減少地質(zhì)鉆孔事故發(fā)生、及時做好事故處理、減少故障損失是地質(zhì)鉆孔研究的主要目的。我們必須建立鉆探事故預(yù)防及處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范鉆孔情況和事故管理，全面提升我國地質(zhì)鉆孔安全水平，保證國家和施工人員生命財產(chǎn)安全。

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The complex situation in the geological drilling and the sorting of hole accident

SUN De-fu

(Sixth Geological Survey Office of Heilongjiang Province, Jiamusi 154002, China)

With the continuous development of technology, the accident rate in geological drilling hole is gradually reduced. Geological drilling is widely used in different fields. The situation of geological drilling is becoming more and more complicated. Various drilling accidents occur while accident treatment is difficult. The complex situation in the geological drilling and the sorting of hole accident were analyzed, effective construction should be adopted to better meet the modern engineering construction technical requirements.

Geological drilling; Downhole technology; Hole accident

2017-04-01

孫德福(1965-)，男。

TD235.4

A

1674-8646(2017)10-0064-02