巖芯鉆探孔內(nèi)事故擴孔的分析

　　黑龍江總隊近些年在地質(zhì)找礦巖心鉆探施工中，由于地層巖性復雜，地層破碎，在幾個地質(zhì)勘查項目發(fā)生過較為嚴重的孔內(nèi)埋鉆事故，不能正常鉆進。嚴重影響鉆探施工。加大了成本，拖延了工期。以往處理埋鉆孔內(nèi)事故時，常常采用全面鉆進的方式，把孔內(nèi)事故磨耗掉，清理干凈，然后在繼續(xù)鉆進。采用這種處理方式，經(jīng)常發(fā)生偏離，不按原孔軸心鉆進，
　　使鉆孔發(fā)生孔斜。嚴重影響鉆孔質(zhì)量，易使鉆孔報廢，。浪費人力、物力和工期。經(jīng)實踐，采用擴孔的的方式進行處理。多年生產(chǎn)實踐已證明。近些年來，在有的事故鉆孔需要擴孔時，都采用了擴孔方法，效果顯著。
　　一、黑龍江省湯原縣亮子河白云巖地質(zhì)勘查項目巖心鉆探
　　在黑龍江省湯原縣亮子河白云巖地質(zhì)勘查項目進行巖心鉆探施工，ZK302號鉆孔，設(shè)計孔深為200米。鉆孔傾角為80度。巖性為白云巖；可鉆性為Ⅴ級左右。根據(jù)鉆探設(shè)計及鉆探工藝的要求，沖洗液選擇為優(yōu)質(zhì)低固相沖洗液（固相含量不超過4%）。在泥漿中按比例加入CMC羧甲基纖維素和火堿（氫氧化鈉）。開鉆后，比較順利；每班進尺在21米―28米左右。當鉆進到132.70米處時，由于當班工人把的CMC羧甲基纖維素用量加大，超過規(guī)定的技術(shù)要求，造成巖粉絮凝沉淀，堵塞了鉆頭水口，造成了嚴重燒鉆。金剛石鉆頭和所鉆巖層融化在一起；造成鉆桿和鉆具扔在孔內(nèi)。用反絲鉆桿把事故鉆桿打撈處理上來。然后把孔內(nèi)事故鉆具上部的沉淀絮凝巖粉用清水作沖洗液高壓大泵量沖洗至地表；在處理孔內(nèi)事故是，不但事故鉆具燒在孔底，用于處理事故的鉆具也卡在了孔內(nèi)。若不處理上來，處理事故的鉆桿和鉆具扔在孔內(nèi)，經(jīng)濟損失大，影響鉆孔質(zhì)量，而且鉆孔就得報廢。根據(jù)孔內(nèi)現(xiàn)狀，經(jīng)過反復的現(xiàn)場分析、研究，針對地層巖性、產(chǎn)狀和復雜程度，孔內(nèi)實際情況，決定采用擴孔方法打撈孔內(nèi)事故鉆具。專門加工制作了擴孔的鉆具和擴孔鉆頭，使之能將事故鉆具有效地套進擴孔的鉆具內(nèi)。具體做法是，加長鉆具，絲扣部分加長至六厘米，緊配合，防止使用時脫絲扣。孕鑲金剛石鉆頭胎體底唇形狀采用30度外圓錐形，內(nèi)徑平直形，底唇厚度為5毫米，金剛石含量在75%―85%，45---60目，胎體高度為3.5厘米。吸取了以往在別的鉆探項目擴孔失敗的經(jīng)驗教訓，對80度傾角鉆孔內(nèi)進行了詳細的分析論證，以及專門制作的擴孔鉆具、鉆頭進行了分析研究。通過分析研究，認為采用超原孔經(jīng)擴孔是可行的。目的是使之擴孔孔徑接近事故孔徑，這專用的擴孔鉆具、鉆頭（包括鉆具及鉆桿）受力均衡，不會擴偏。同時，通過實驗，調(diào)整鉆進參數(shù)，中壓力，低轉(zhuǎn)速，大泵量。原因是，擴孔時會產(chǎn)生大量的巖粉
　　擴孔時，沖洗液采用優(yōu)質(zhì)低固相泥漿，使之潤滑減阻效果好；攜帶巖粉能力強。因原孔徑為Φ56.50mm；采用的直徑Φ75mm無內(nèi)出刃硬質(zhì)合金補強鉆頭和直徑Φ75mm無內(nèi)出刃人造金剛石孕鑲圓錐形鉆頭進行擴孔。（這兩種鉆頭為自行設(shè)計；硬質(zhì)合金鉆頭鑲焊方式為階梯式。人造金剛石孕鑲圓錐形鉆頭委托廠家制作）。擴孔鉆頭無內(nèi)出刃，防止鉆至事故鉆具位置時內(nèi)出刃切削事故鉆具。使之能有效將事故鉆具套進擴孔鉆具內(nèi)。只用了18.5小時擴至到事故鉆具位置（事故鉆具在132.70米處）。然后繼續(xù)無沖洗液鉆進，人為造成鉆頭巖心堵塞。把事故鉆具和鉆頭全部套裝在擴孔粗徑鉆具內(nèi)，成功提至地表。沒有損壞事故鉆具和鉆頭。在80度傾角鉆孔中擴孔，沒有擴偏，準確無誤的按原鉆孔中心線擴到孔底，然后繼續(xù)鉆進。把經(jīng)濟損失和耽誤的工期降到最低，收到較好的效果。。減少了巖心鉆探報廢工作量，防止了鉆孔報廢。收到地質(zhì)和鉆探專家的一直好評。
　　 實踐證明，在處理這類孔內(nèi)事故時，制作專門的擴孔鉆具和專用擴孔的鉆頭是可行的，有效的。
　　二， 黑龍江省海林縣梨樹溝白云大理巖勘查項目
　　在黑龍江省海林縣梨樹溝白云大理巖勘查項目進行白云大理巖巖心鉆探施工，鉆探ZK104號孔（該孔設(shè)計孔深180米，設(shè)計傾角75度）。當鉆至129.50米孔深時，由于當班操作手為了進尺快，將鉆機鉆進參數(shù)的鉆壓加大，造成S56mm繩索取芯鉆具的擴孔器、鉆頭及外管巖心管絲扣處漲呈外錐形狀；使之卡在鉆孔內(nèi)璧。取芯鉆具絲扣處扭斷；將取芯鉆具扔在鉆孔內(nèi)。用同尺寸鉆具公錐打撈取芯鉆具以及用其他方法打撈均不奏效。經(jīng)過反復研究決定，采用在其他勘查項目鉆探處理孔內(nèi)鉆具的方法；決定采用擴孔工藝進行處理。采用直徑Φ75mm硬質(zhì)合金無內(nèi)出刃階梯鉆頭和直徑Φ75mm無內(nèi)出刃人造金剛石孕鑲外圓錐高胎體鉆頭擴孔。孕鑲金剛石鉆頭胎體底唇形狀采用30度外圓錐形，內(nèi)徑平直形，底唇厚度為5毫米，金剛石含量在75%―85%，45---60目，胎體高度為3.5厘米。（硬質(zhì)合金鉆頭鑲焊方式為：階梯式）。使用優(yōu)質(zhì)低固相泥漿護壁、潤滑減阻效果佳；攜帶巖粉能力強。僅用了二個小班（16小時）就順利的擴至孔底129.50米處。將扔在鉆孔內(nèi)的鉆具完整的套進擴孔鉆具內(nèi)并提至地表。處理后繼續(xù)鉆進，順利完成該鉆孔。使之沒有報廢。
　　三， 黑龍江省晨明白云大理巖地質(zhì)勘查項目
　　在黑龍江省晨明白云大理巖地質(zhì)勘查項目進行巖心鉆探施工，采用Φ56小口徑金剛石鉆進工藝。鉆孔直徑為Φ56.50mm。鉆探ZK206號孔時，(該孔設(shè)計孔深為260米；設(shè)計傾角75度)；該孔上部有近42米的花崗巖，中等風化。節(jié)理發(fā)育，硬、脆、易碎。由于采用清水作沖洗液，而沒有采用比重大的復合型泥漿作沖洗液。導致當該孔鉆至168.91米時，清水作沖洗液護壁效果不佳，造成孔內(nèi)多處坍塌掉塊，導致卡鉆。在處理卡鉆事故中，取芯鉆具上部卡住，二處鉆桿折斷；四組鉆桿、取芯鉆具和鉆頭卡在孔壁。事故鉆桿的上部距孔口56.80米處。用小口徑公錐打撈事故鉆桿時，下不到事故鉆桿位置；孔內(nèi)已坍塌和埋沒。針對孔內(nèi)情況，現(xiàn)場經(jīng)過事故分析研究，決定采用擴孔的技術(shù)方法；把事故鉆具撈上來。為了防止孔內(nèi)繼續(xù)坍塌掉塊，使用優(yōu)質(zhì)高固相比重較大的泥漿作沖洗液。根據(jù)巖層情況，泥漿黏度調(diào)制相對要高一些。泥漿黏度為漏斗粘度28~33秒。用以增強擴孔時泥漿護壁和攜帶巖粉的能力。孕鑲金剛石鉆頭胎體底唇形狀采用30度外圓錐形，內(nèi)徑平直形，底唇厚度為5毫米，金剛石含量在75%―85%，45---60目，胎體高度為3.5厘米。第一步：先采用直徑Φ75mm無內(nèi)出刃硬質(zhì)合金補強鉆頭和直徑Φ75mm無內(nèi)出刃人造金剛石孕鑲圓錐形鉆頭（硬質(zhì)合金鉆頭鑲焊方式為：階梯式）擴孔，輕鉆壓、慢轉(zhuǎn)數(shù)，僅用了兩個小班（十六小時）順利的擴至59.20米；且孔璧穩(wěn)定。擴孔鉆具將孔內(nèi)事故鉆桿上部準確地套裝在內(nèi)。對提至地表的擴孔鉆具、鉆頭進行檢查，內(nèi)、外璧沒有磨痕，說明原鉆孔沒有擴偏。第二步：采用直徑Φ75mm無內(nèi)出刃硬質(zhì)合金鉆頭和直徑75mm無內(nèi)出刃人造金剛石孕鑲補強鉆頭（硬質(zhì)合金鉆頭鑲焊方式為：階梯式）。將上部事故鉆桿和鉆具打撈出來。第三步：采用直徑Φ91mm無內(nèi)出刃硬質(zhì)合金鉆頭和直徑Φ91mm無內(nèi)出刃人造金剛石孕鑲圓錐形鉆頭（硬質(zhì)合金鉆頭鑲焊方式為：階梯式）在鉆孔直徑Φ75mm基礎(chǔ)上，繼續(xù)擴孔。同樣，擴孔鉆具將事故鉆桿上部準確地套裝在內(nèi)。從檢查結(jié)果來看，二次分級擴孔同樣沒有擴偏。兩次分級擴孔，鉆孔直徑已擴至Φ91mm；擴孔深度為168.90米。為了防止上部破碎的板巖層坍塌掉塊，下入65米直徑Φ89mm套管護壁；非常順利的下到預定位置；將事故鉆具上部準確地套裝在直徑89mm套管內(nèi)。第四步：下入直徑Φ50mm反絲鉆桿反上二根鉆桿。再用直徑Φ91mm無內(nèi)出刃硬質(zhì)合金鉆頭和直徑Φ91mm無內(nèi)出刃人造金剛石孕鑲圓錐鉆頭（硬質(zhì)合金鑲焊方式為：階梯式）與直徑Φ89mm加長粗徑鉆具連接鉆進至168.90米，將事故鉆桿及鉆具全部套裝在直徑Φ89mm加長取芯鉆具內(nèi)；下入直徑Φ50mm反絲鉆桿將事故鉆桿鉆具全部提至地表。檢查結(jié)果表明：原來扔在鉆孔內(nèi)的鉆桿、粗徑鉆具、金剛石鉆頭及擴孔器，沒有因擴孔而損壞。得以繼續(xù)鉆進。避免了報廢鉆探工作量。減少了經(jīng)濟損失。
　　在上述三個地質(zhì)勘查項目采用擴孔的方法處理鉆孔內(nèi)事故，成功率達99.5%。
　　近些年來，黑龍江總隊在幾個地質(zhì)勘查項目巖心鉆探施工中，遇到的鉆孔內(nèi)發(fā)生的事故;將鉆桿，粗徑鉆具，鉆頭扔在鉆孔內(nèi)。 均采用擴孔處理,達到了很好的處理效果，減少了經(jīng)濟損失，有效地防止了鉆孔報廢，提高了鉆孔重量。