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        空氣潛孔錘鉆進(jìn)典型事故原因分析及處理措施

        2018-06-20 11:51:50宋繼偉趙華宣李奇龍
        鉆探工程 2018年5期
        關(guān)鍵詞:潛孔錘頭巖屑

        宋繼偉, 趙華宣, 蘇 寧, 李奇龍

        (1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局112地質(zhì)大隊(duì),貴州 安順 561000; 2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊(duì),貴州 遵義 563000; 3.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,貴州 貴陽 550008)

        0 引言

        貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局自2014年開始實(shí)施局地質(zhì)科研項(xiàng)目“貴州省地?zé)嵘罹@探技術(shù)攻關(guān)”,并以此為基礎(chǔ)2015年申報(bào)并獲取貴州省社會(huì)發(fā)展科技攻關(guān)項(xiàng)目“貴州復(fù)雜地層深井鉆探工藝應(yīng)用研究”,主要研究螺桿鉆進(jìn)技術(shù)、空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)、多工藝轉(zhuǎn)換接力鉆進(jìn)技術(shù)、鉆井液技術(shù)四大核心內(nèi)容,最終形成了一套適合貴州省地質(zhì)條件地?zé)嵘罹@探施工并能顯著提高鉆井效率和經(jīng)濟(jì)效益的組合工藝技術(shù)體系。

        其中“空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)”研究部分,共在8口地?zé)峋煌瑤r性地層進(jìn)行了空氣潛孔錘鉆進(jìn)試驗(yàn),井徑216~406 mm,最大試驗(yàn)深度1507.21 m(帶增壓機(jī))、1029.31 m(不帶增壓機(jī)),總試驗(yàn)進(jìn)尺4211.12 m。試驗(yàn)結(jié)果顯示:地?zé)嵘罹捎每諝鉂摽族N鉆進(jìn),機(jī)械鉆速高,可大幅提高鉆進(jìn)效率、縮短施工周期、降低鉆井成本。試驗(yàn)過程中,因地層復(fù)雜、設(shè)備機(jī)具配置不合理、操作技術(shù)不當(dāng),導(dǎo)致鉆進(jìn)工藝不適宜等原因,出現(xiàn)排屑效果不佳、井壁泥環(huán)、潛孔錘堵卡不工作、錘頭異常損壞、掉塊卡鉆、垮塌埋鉆等,嚴(yán)重影響鉆進(jìn)效率以及出現(xiàn)井內(nèi)異常情況。經(jīng)過分析研究,形成了避免和解決上述難題的技術(shù)措施。

        1 錘頭斷裂

        錘頭斷裂是空氣潛孔錘鉆進(jìn)中的不正?,F(xiàn)象,試驗(yàn)中共發(fā)生了5次錘頭異常斷裂事故(見表1),斷裂率為使用16個(gè)錘頭的25%。錘頭斷裂后將無法繼續(xù)鉆進(jìn),嚴(yán)重影響了鉆進(jìn)效益,無形中增加了施工成本。

        表1 空氣潛孔錘鉆進(jìn)試驗(yàn)錘頭斷裂數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

        1.1 原因分析

        錘頭斷裂位置多發(fā)生在錘頸處,即錘頭花鍵上端變徑部位,見圖1。經(jīng)分析引發(fā)錘頭斷裂常見原因?yàn)椋?/p>

        圖1 新錘頭與斷裂錘頭對比

        (1)錘頭體本身質(zhì)量不佳、應(yīng)力集中、耐疲勞性、抗剪強(qiáng)度較低。從表1數(shù)據(jù)分析,5個(gè)錘頭鉆進(jìn)時(shí)間都不長、進(jìn)尺較少、鉆壓也不大,其主要因素是錘頭質(zhì)量問題。

        (2)鉆壓過大導(dǎo)致鉆具彎曲及振動(dòng)大,或地層軟硬不均導(dǎo)致錘頭工作不平穩(wěn),錘頭所受扭矩持續(xù)的高頻率變化,在多次交變沖擊力和交變剪切應(yīng)力的作用下錘頭產(chǎn)生疲勞破壞而斷裂[1-4]。

        1.2 預(yù)防和處理措施

        (1)選用質(zhì)量好的生產(chǎn)廠家,以減少因錘頭質(zhì)量而發(fā)生孔內(nèi)事故。此外,為保證孔內(nèi)安全必須對錘頭質(zhì)量嚴(yán)格檢查,有條件最好使用探傷儀檢查錘頭是否存在微裂紋和氣孔,嚴(yán)防有損傷的錘頭入井。

        (2)進(jìn)入松散、溶蝕裂隙帶、破碎帶及軟硬不均地層,提前調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。

        (3)地層情況不明時(shí),先用小鉆壓鉆進(jìn),然后再緩慢加壓,使得鉆進(jìn)均勻平穩(wěn),避免用大鉆壓和高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。

        (4)鉆遇較軟巖層時(shí),應(yīng)降低鉆壓,以防硬質(zhì)合金齒吃入巖層過深,導(dǎo)致錘頭所受扭矩瞬間增大。

        (5)盡可能選用帶防脫套的潛孔錘,以防錘頭斷裂時(shí)掉入井內(nèi)。

        (6)如若錘頭斷裂落入井底,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行打撈。

        2 錘齒折斷

        空氣潛孔錘正常鉆進(jìn)過程中錘頭齒磨損較小,大部分錘頭齒損壞是因異常崩斷,尤其位于錘頭最外緣的齒最易崩斷(如圖2所示),當(dāng)出現(xiàn)此種情況時(shí)鉆進(jìn)效率顯著降低甚至無進(jìn)尺。

        圖2 錘齒崩斷

        2.1 原因分析

        造成錘頭柱齒異常崩斷的主要原因大致分為地層、鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)和操作方法3個(gè)方面。

        (1)地層因素。松軟、松散、溶蝕裂隙發(fā)育、斷層破碎帶、軟硬不均,鉆頭井底工作不平穩(wěn),憋跳較嚴(yán)重,局部柱齒瞬間受剪切力過大及受力不均衡而易造成崩齒[5-6]。

        (2)鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。造成柱齒崩斷的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)是鉆壓和轉(zhuǎn)速。鉆壓的主要作用是保證錘頭齒與井底巖石緊密接觸,在裂隙及軟硬不均巖層鉆進(jìn)時(shí),由于硬質(zhì)合金齒吃入巖層不同,回轉(zhuǎn)阻力增大,鉆進(jìn)速度不均勻,硬質(zhì)合金齒所受扭矩和剪切力間歇性增大而造成斷齒、崩齒[7-8]。

        (3)操作不當(dāng)。下鉆過猛、蹾鉆崩斷硬質(zhì)合金齒;加壓過猛、送鉆不均勻、遇裂隙時(shí)未能及時(shí)減少鉆壓、降低轉(zhuǎn)速,使錘頭工作不平穩(wěn)造成崩齒。

        2.2 技術(shù)措施

        (1)提前調(diào)整鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。當(dāng)鉆遇松散、溶蝕裂隙帶、破碎帶及其它不利地層時(shí),要作好預(yù)測,提前調(diào)整好鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。

        (2)小鉆壓試。地層情況不明時(shí),先用小鉆壓鉆進(jìn),而后再逐漸加壓,不允許使用大鉆壓和高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn),以免出現(xiàn)孔內(nèi)異常。

        (3)小鉆壓、低轉(zhuǎn)速。遇松散、裂隙帶較多的層位,應(yīng)及時(shí)提鉆和調(diào)整鉆壓、轉(zhuǎn)速;檢查錘頭是否斷齒,若發(fā)現(xiàn)有斷齒及時(shí)撈取,防止造成更嚴(yán)重的硬質(zhì)合金齒崩斷。

        (4)均勻給壓。嚴(yán)格按照潛孔錘鉆進(jìn)操作規(guī)程,給壓過程應(yīng)緩慢,鉆進(jìn)應(yīng)均勻平穩(wěn)。

        (5)選擇適宜錘頭。鉆進(jìn)破碎裂隙帶以及巖性多變巖層,宜選用平底型錘頭鉆進(jìn),有利于錘頭工作更加平穩(wěn),合金齒受力均衡。

        3 潛孔錘堵塞

        潛孔錘堵塞是指潛孔錘使用過程中異物進(jìn)入,導(dǎo)致潛孔錘不能正常工作,這是潛孔錘鉆進(jìn)過程中常見故障。輕微堵塞會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)不暢、工作不正常、鉆進(jìn)效率降低,嚴(yán)重堵塞時(shí)送不進(jìn)風(fēng)、使得風(fēng)壓升高和潛孔錘不工作。一般分為落物堵塞和井底竄屑堵塞[9-10]。

        3.1 落物堵塞潛孔錘原因及解決措施

        3.1.1 原因分析

        落物堵塞是由于入井鉆具及地面管路不清潔、內(nèi)壁有附著物,尤其新鉆桿內(nèi)壁的鐵銹、微小雜物,在壓縮空氣作用下脫落至潛孔錘上端堵塞風(fēng)道,致送風(fēng)不暢或不過風(fēng)。例如貴安CK1井開始采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)時(shí),就是選用了一批原地?zé)峋娣诺?89 mm鉆桿,雖然加桿時(shí)進(jìn)行了簡單敲擊處理后才下鉆,但鉆進(jìn)過程中在壓縮空氣的高速?zèng)_刷、鉆柱震動(dòng)作用下,鉆桿內(nèi)壁未清除的鐵銹屑(巖屑)脫落聚集在潛孔錘逆止閥上端,堵塞通道使空壓機(jī)氣壓異常升高,潛孔錘無法工作,如圖3所示。

        圖3 落物堵塞潛孔錘示意圖

        3.1.2 解決措施

        (1)首先對地面空氣管路清理,尤其對閘閥及管路彎頭難以清洗處盡可能拆開清理。一定要確保無異物。

        (2)在下鉆前對孔內(nèi)鉆具內(nèi)壁進(jìn)行徹底清洗,使鉆具內(nèi)壁保證干凈入井。

        3.2 巖粉倒吸堵塞潛孔錘原因及解決措施

        3.2.1 原因分析

        倒吸堵塞潛孔錘一般發(fā)生在井內(nèi)余屑較多、特別呈“稠糊狀”條件時(shí),由于操作不當(dāng)、下鉆時(shí)插入“稠糊狀”,當(dāng)潛孔錘逆止閥密封不好、循環(huán)通道內(nèi)外壓差大,井底巖粉從潛孔錘配合間隙倒吸而為,如圖4所示。

        3.2.2 解決措施

        (1)下鉆前仔細(xì)檢查潛孔錘逆止閥、更換已損壞零件。

        (2)認(rèn)真檢查活塞和內(nèi)(外)缸、活塞和配氣閥的間隙及密封性能是否完好、更換已損壞零件。

        (3)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,避免因操作不當(dāng)致巖粉倒吸堵塞。

        (4)采用合理的鉆具組合,可在鉆具150~200 m處加接浮閥接頭,以克服循環(huán)通道壓差作用下產(chǎn)生的巖粉倒吸。

        圖4 巖粉倒吸堵塞潛孔錘

        (5)在送風(fēng)不暢時(shí),立即上下大幅度活動(dòng)鉆具,無效后應(yīng)立即起鉆檢查。

        4 潛孔錘阻卡

        使用過程中出現(xiàn)潛孔錘阻卡多為較大粒徑異物進(jìn)入卡在零部件上,使得零部件運(yùn)動(dòng)遇阻而不能正常工作。若輕微阻卡會(huì)增大零部件磨損、影響潛孔錘正常工作和降低鉆進(jìn)效率,嚴(yán)重阻卡會(huì)導(dǎo)致零部件不運(yùn)動(dòng)、風(fēng)壓異常升高和潛孔錘不工作。同樣從性質(zhì)上分為落物阻卡和井底竄屑阻卡[11]。

        4.1 落物阻卡潛孔錘原因及解決措施

        4.1.1 原因分析

        落物阻卡也是因入井鉆具及地面管路不清潔、內(nèi)壁有較大的粒徑附著物(水泥固結(jié)時(shí)水泥塊、巖屑等)、鉆桿內(nèi)落入其它大粒徑雜物至潛孔錘上端卡在逆止閥部位,致逆止閥不能快速復(fù)位。例如貴安CK1井鉆進(jìn)時(shí)曾發(fā)生過2次水泥塊阻卡:主要原因是入井的?89 mm鉆桿在地?zé)峋喙叹笪醇皶r(shí)清理干凈所為。如圖5所示。

        4.1.2 解決措施

        潛孔錘阻卡多因落物和巖屑倒吸引起,一旦發(fā)生解卡可能性很小,就需要立即起鉆拆卸潛孔錘進(jìn)行清理修復(fù)工作。

        (1)認(rèn)真檢查、清洗入井鉆具,確保鉆具內(nèi)壁無雜物。

        (2)定期檢查潛孔錘逆止閥密封性和彈簧復(fù)位性能,對易損部件及時(shí)更換。

        (3)仔細(xì)檢查潛孔錘各部件(磨損情況、配合間隙、有無變形、毛刺等)。

        圖5 水泥塊卡潛孔錘

        (4)采用專門注油器,保證潛孔錘工作時(shí)正常潤滑。

        (5)每次加接鉆桿前必須充分排渣。

        (6)對用于水泥固井的鉆桿要嚴(yán)格清洗并進(jìn)行標(biāo)識(shí),盡量不用此類鉆桿,若要使用時(shí)采用嚴(yán)格的清洗檢查措施,以保證施工順利進(jìn)行。

        4.2 巖屑倒吸阻卡潛孔錘原因及解決措施

        4.2.1 原因分析

        巖屑倒吸阻卡潛孔錘是鉆具內(nèi)外壓力不平衡,在內(nèi)外壓力差的作用下井底未徹底排凈的巖屑進(jìn)入潛孔錘內(nèi),將活塞、錘頭花鍵卡死或排氣通道堵塞,見圖6、圖7所示。尤其是井內(nèi)涌水時(shí),鉆具內(nèi)外形成較大的壓力差,巖屑很容易倒吸將潛孔錘卡死。當(dāng)活塞及錘頭阻卡后,活塞的沖擊能量明顯降低甚至不能正常工作,鉆進(jìn)效率也明顯降低甚至不進(jìn)尺,而且氣壓也出現(xiàn)異常升高。

        圖6 巖屑倒吸阻卡潛孔錘示意

        圖7 錘頭花鍵卡塞

        4.2.2 解決措施

        (1)下鉆前仔細(xì)檢查潛孔錘逆止閥,更換已損壞零件。

        (2)認(rèn)真檢查活塞和內(nèi)(外)缸、活塞和配氣閥的間隙及密封性能是否完好,更換已損壞零件。

        (3)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,防止因操作不當(dāng)致巖屑倒吸堵塞。

        (4)采用合理的鉆具組合,同樣借用在鉆具150~200 m處加接浮閥接頭的方法,解決巖屑倒吸。

        (5)勤排屑,減少井底余屑。

        5 泥環(huán)包裹

        泥環(huán)包裹是巖粉(屑)粘附于鉆具表面或井壁上形成泥環(huán)并包裹鉆具。泥環(huán)形成后,環(huán)狀空間變小,巖屑排除不暢繼續(xù)聚集泥環(huán)處形成泥包,嚴(yán)重時(shí)完全堵塞井眼,造成粘埋鉆事故。泥環(huán)多形成于鉆具外徑變化的地方,如錘頭上部、潛孔錘與鉆鋌連接處、鉆鋌與鉆桿連接處、鉆桿接頭處,這些地方空氣上返流速變化,極易形成泥環(huán)。井內(nèi)有泥環(huán)形成主要表現(xiàn)是:上返的巖屑明顯減少且濕潤,氣壓升高,鉆速下降,上提有明顯阻力[12-13],有條件時(shí)加注泡沫劑。

        5.1 原因分析

        井內(nèi)泥環(huán)形成有地層因素和工藝因素。地層因素:微涌水及潮濕地層,地層微小涌水在井壁形成液膜和使巖粉潮濕,井壁液膜與巖粉相互粘結(jié)成巖屑團(tuán),巖屑團(tuán)不能完全被空氣帶出井筒時(shí)在井壁、錘頭處粘附聚集形成泥環(huán),而且泥團(tuán)粘附聚集成泥環(huán)現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。如圖8所示。

        圖8 井內(nèi)泥環(huán)形成示意圖

        工藝因素主要為設(shè)備配置、鉆具組合、鉆進(jìn)工藝及操作因素。

        (1)設(shè)備配置不足,供風(fēng)量偏小、上返風(fēng)速達(dá)不到排砂要求,巖屑不能及時(shí)排出而堆積粘附形成泥環(huán)。

        (2)鉆具選擇及組合不合理,使用的鉆鋌、鉆桿外徑小,環(huán)狀空間大,相同風(fēng)量下上返風(fēng)速降低而影響排砂;鉆柱上加扶正器會(huì)對排砂造成一定的阻擋,導(dǎo)致在扶正器位置更易形成泥環(huán)。

        (3)鉆進(jìn)工藝不當(dāng):如干空氣鉆進(jìn)遇潮濕、小涌水地層,未及時(shí)更換鉆進(jìn)工藝,致井內(nèi)泥環(huán)形成。

        (4)操作不當(dāng):當(dāng)鉆遇軟弱層、裂隙破碎帶時(shí),鉆速加快,而風(fēng)量又不足時(shí),短時(shí)間內(nèi)井內(nèi)堆積大量巖粉形成泥環(huán)。提鉆加桿前未能充分排砂,孔壁、鉆具上仍有殘留巖粉未排凈,在后續(xù)鉆進(jìn)過程中持續(xù)粘附堆積形成泥環(huán)。

        5.2 解決措施

        鉆進(jìn)過程中井內(nèi)出現(xiàn)泥環(huán),應(yīng)及時(shí)分析判斷泥環(huán)形成的原因,并采取有效的技術(shù)措施。

        (1)更換鉆進(jìn)工藝。鉆遇地層潮濕、少量滲水,灰?guī)r、白云巖等巖層采用霧化鉆進(jìn)(注水稀釋)。霧化液(泡沫液)有發(fā)泡、吸附、潤濕反轉(zhuǎn)等作用,起到將遇水粘結(jié)成的鉆屑團(tuán)和粘附井壁的鉆屑分離,防止液滴聚集,使循環(huán)系統(tǒng)氣液固分布均勻,有效阻止鉆屑堆積現(xiàn)象再發(fā)生,增強(qiáng)空氣流的舉屑、攜水能力等效果。霧化液注入量應(yīng)根據(jù)地層涌水量,以確保井壁和鉆屑完全潤濕、環(huán)空內(nèi)流體呈霧狀穩(wěn)態(tài)流即可;水敏性的泥頁巖地層,采取間斷泡沫液稀釋泥環(huán)、排砂,或泡沫鉆進(jìn)(并在泡沫液中添加抑制性、固壁防塌性能處理劑)。如圖9所示。

        圖9 霧化解井壁泥環(huán)示意

        (2)勤排屑。每鉆進(jìn)0.5~1 m,鉆具提離井底進(jìn)行排渣,以利于鉆效的提高,避免孔內(nèi)事故的發(fā)生。

        (3)增加空壓機(jī)。增加供風(fēng)量、提高上返風(fēng)速,增強(qiáng)排砂效果。

        (4)合理配置鉆具。選用合理的鉆鋌、鉆桿,減小環(huán)狀空間、提高上返風(fēng)速,使用斜坡鉆桿,盡量避免在鉆柱上加扶正器。

        (5)短程起鉆劃井壁。防止井壁泥環(huán)形成及增厚,每200~300 m短程起鉆劃井壁清除井壁泥環(huán)。

        6 卡、埋鉆

        卡鉆、埋鉆事故是井壁掉塊、垮塌卡埋潛孔錘,致其失去活動(dòng)空間的現(xiàn)象。鉆具被卡、被埋表現(xiàn)是:返砂量、返氣量減少甚至失返,氣壓升高,鉆具回轉(zhuǎn)阻力增大,上提有阻力或無法上下活動(dòng)???、埋鉆事故發(fā)生后,處理難度較大,將延長鉆井周期、增大機(jī)具的損壞和材料消耗、增加鉆進(jìn)成本。因此,應(yīng)提前預(yù)測,采取合理技術(shù)措施,避免此類事故的發(fā)生。

        6.1 原因分析

        潛孔錘卡、埋事故發(fā)生的原因有地層方面和工藝技術(shù)方面[14-15]。地層因素:地質(zhì)構(gòu)造、溶蝕、節(jié)理產(chǎn)生的裂隙及斷層發(fā)育致巖體松散、膠結(jié)力弱,以及涌水致部分巖層吸水膨脹、崩解,井壁掉塊、垮塌卡埋潛孔錘。工藝技術(shù)方面:鉆進(jìn)中高頻震擊破壞巖體整體結(jié)構(gòu)、高速氣流沖刷(剝離)破壞巖壁結(jié)構(gòu)、循環(huán)介質(zhì)無平衡護(hù)壁功能及涌水浸泡降低泥頁巖結(jié)構(gòu)力致掉塊卡錘頭、垮塌埋潛孔錘,如圖10所示。

        圖10 潛孔錘卡埋示意

        6.2 技術(shù)措施

        (1)勤觀察。加強(qiáng)排屑口異常情況觀察,鉆屑變大、出屑減少、不返屑及扭矩變化較大時(shí),調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)或停止鉆進(jìn),判明情況后再恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

        (2)勤活動(dòng)鉆具。因故不能鉆進(jìn)時(shí),勤活動(dòng)鉆具,活動(dòng)范圍3~5 m,如遇特殊情況必須靜止或停止循環(huán)時(shí)間較長時(shí),應(yīng)將鉆具提到安全井段。

        (3)及時(shí)停鉆處理。鉆進(jìn)過程中,若氣壓突然上升或下降,應(yīng)立即停止鉆進(jìn),上下活動(dòng)鉆具,循環(huán)觀察排屑口巖屑返出情況,正常后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

        (4)竄動(dòng)解阻。上提鉆遇阻卡,應(yīng)反復(fù)上下活動(dòng)鉆具,直到暢通無阻后方可起鉆。如果不能做到暢通無阻,則下鉆時(shí)應(yīng)在遇阻井段進(jìn)行劃眼。

        (5)注泡沫劑強(qiáng)排屑解阻。起鉆過程中遇阻,應(yīng)上下竄動(dòng)鉆具且不可強(qiáng)提,如因大顆粒巖屑或掉塊卡阻,加注泡沫劑強(qiáng)排屑并保持鉆具活動(dòng),將掉塊活動(dòng)至井底碾碎排出。

        (6)短起鉆探井壁。每鉆進(jìn)200~300 m起鉆探井壁,如井壁欠穩(wěn)定、掉塊多,解阻難度大,解阻后及時(shí)轉(zhuǎn)換鉆進(jìn)工藝護(hù)壁鉆進(jìn)。

        (7)泡沫鉆進(jìn)。地層涌水并存在水敏性地層,采用泡沫鉆進(jìn),并在泡沫液中添加抑制性、固壁、防塌性能處理劑。

        (8)換工藝護(hù)壁鉆進(jìn)。松散、膠結(jié)力弱地層、斷層破碎帶、裂隙帶,井內(nèi)掉塊垮塌嚴(yán)重,此時(shí)錘頭上部堆積有大巖塊,應(yīng)及時(shí)起鉆更換鉆進(jìn)工藝。

        (9)注泥漿護(hù)壁。井壁不穩(wěn)垮塌致埋鉆,竄動(dòng)、提拉無效后,及時(shí)向井內(nèi)注泥漿護(hù)壁(護(hù)未垮井段),以免造成更嚴(yán)重的井塌。

        (10)套銑解卡。井壁垮塌嚴(yán)重致卡埋鉆事故后,采用套銑解卡。

        7 井眼彎曲

        井眼彎曲即鉆進(jìn)過程井眼軌跡未按預(yù)計(jì)角度行走而發(fā)生異常變化,尤其在溶蝕裂隙帶、巖層產(chǎn)狀陡、軟弱互層地層、軟弱結(jié)構(gòu)層,錘頭在鉆壓作用下沿軟弱面走斜,井眼軌跡發(fā)生偏移[15],如圖11所示。井斜彎曲過大,將引發(fā)鉆具摩擦井壁、加劇井壁的不穩(wěn)定、加快鉆具磨損和后期下管困難等不良情況。

        圖11井眼沿軟弱面走斜示意圖12扶正器導(dǎo)正

        7.1 井眼彎曲的原因

        (1)溶蝕裂隙帶、軟弱結(jié)構(gòu)層,巖層軟硬不均、巖石可鉆性不一,鉆進(jìn)中錘頭沿可鉆性低的方向進(jìn)尺快、井眼軌跡向軟弱面走斜。

        (2)鉆具組合不合理,粗徑鉆具與井徑級差大、粗徑鉆具(鉆鋌)剛度不足支撐鉆進(jìn)走斜的側(cè)向力,井眼軌跡向軟弱面走斜。

        (3)操作不當(dāng),遇軟弱結(jié)構(gòu)面層鉆進(jìn)參數(shù)調(diào)整不及時(shí)或未調(diào)整,井眼軌跡向軟弱面走斜。

        7.2 解決措施

        (1)及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。鉆遇溶蝕裂隙帶、軟弱結(jié)構(gòu)層、巖層軟硬不均地層,及時(shí)上提鉆具減少鉆壓、降低轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速可調(diào)的鉆機(jī))。

        (2)調(diào)整鉆具組合。使用較大尺寸的粗徑鉆具(鉆鋌)減小鉆具與井徑的級差、提高鉆鋌剛性或使用扶正器導(dǎo)正。

        (3)扶正器的扶正翼片方向應(yīng)與鉆具方向一致,以減少排屑和上返氣流的阻力。

        8 結(jié)語

        空氣潛孔錘鉆進(jìn)主要以高頻沖擊破碎方式為主,往往能達(dá)到常規(guī)鉆進(jìn)方式10倍以上的鉆進(jìn)速度,但應(yīng)用時(shí)受操作工藝、地層復(fù)雜等因素影響容易產(chǎn)生各類事故,影響鉆進(jìn)效率??諝鉂摽族N鉆進(jìn)常見事故主要包括錘頭斷裂、合金齒崩斷、堵塞、阻卡、泥環(huán)包裹、卡埋鉆、井眼彎曲等,本文針對以上典型事故形成的系統(tǒng)技術(shù)措施,可操作性強(qiáng),具有推廣價(jià)值。

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