巖芯鉆探孔內(nèi)事故擴(kuò)孔的分析

　　黑龍江總隊(duì)近些年在地質(zhì)找礦巖心鉆探施工中，由于地層巖性復(fù)雜，地層破碎，在幾個(gè)地質(zhì)勘查項(xiàng)目發(fā)生過較為嚴(yán)重的孔內(nèi)埋鉆事故，不能正常鉆進(jìn)。嚴(yán)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(shí)，常常采用全面鉆進(jìn)的方式，把孔內(nèi)事故磨耗掉，清理干凈，然后在繼續(xù)鉆進(jìn)。采用這種處理方式，經(jīng)常發(fā)生偏離，不按原孔軸心鉆進(jìn)，
　　使鉆孔發(fā)生孔斜。嚴(yán)重影響鉆孔質(zhì)量，易使鉆孔報(bào)廢，。浪費(fèi)人力、物力和工期。經(jīng)實(shí)踐，采用擴(kuò)孔的的方式進(jìn)行處理。多年生產(chǎn)實(shí)踐已證明。近些年來，在有的事故鉆孔需要擴(kuò)孔時(shí)，都采用了擴(kuò)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(xiàng)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(xiàng)目進(jìn)行巖心鉆探施工，ZK302號(hào)鉆孔，設(shè)計(jì)孔深為200米。鉆孔傾角為80度。巖性為白云巖；可鉆性為Ⅴ級(jí)左右。根據(jù)鉆探設(shè)計(jì)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(jìn)尺在21米―28米左右。當(dāng)鉆進(jìn)到132.70米處時(shí)，由于當(dāng)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(yán)重?zé)@。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(jì)損失大，影響鉆孔質(zhì)量，而且鉆孔就得報(bào)廢。根據(jù)孔內(nèi)現(xiàn)狀，經(jīng)過反復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)分析、研究，針對(duì)地層巖性、產(chǎn)狀和復(fù)雜程度，孔內(nèi)實(shí)際情況，決定采用擴(kuò)孔方法打撈孔內(nèi)事故鉆具。專門加工制作了擴(kuò)孔的鉆具和擴(kuò)孔鉆頭，使之能將事故鉆具有效地套進(jìn)擴(kuò)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(shí)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(xiàng)目擴(kuò)孔失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)80度傾角鉆孔內(nèi)進(jìn)行了詳細(xì)的分析論證，以及專門制作的擴(kuò)孔鉆具、鉆頭進(jìn)行了分析研究。通過分析研究，認(rèn)為采用超原孔經(jīng)擴(kuò)孔是可行的。目的是使之?dāng)U孔孔徑接近事故孔徑，這專用的擴(kuò)孔鉆具、鉆頭（包括鉆具及鉆桿）受力均衡，不會(huì)擴(kuò)偏。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)，調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，中壓力，低轉(zhuǎn)速，大泵量。原因是，擴(kuò)孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的巖粉
　　擴(kuò)孔時(shí)，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(qiáng)。因原孔徑為Φ56.50mm；采用的直徑Φ75mm無內(nèi)出刃硬質(zhì)合金補(bǔ)強(qiáng)鉆頭和直徑Φ75mm無內(nèi)出刃人造金剛石孕鑲圓錐形鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。（這兩種鉆頭為自行設(shè)計(jì)；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(kuò)孔鉆頭無內(nèi)出刃，防止鉆至事故鉆具位置時(shí)內(nèi)出刃切削事故鉆具。使之能有效將事故鉆具套進(jìn)擴(kuò)孔鉆具內(nèi)。只用了18.5小時(shí)擴(kuò)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(jìn)，人為造成鉆頭巖心堵塞。把事故鉆具和鉆頭全部套裝在擴(kuò)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(kuò)孔，沒有擴(kuò)偏，準(zhǔn)確無誤的按原鉆孔中心線擴(kuò)到孔底，然后繼續(xù)鉆進(jìn)。把經(jīng)濟(jì)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(bào)廢工作量，防止了鉆孔報(bào)廢。收到地質(zhì)和鉆探專家的一直好評(píng)。
　　 實(shí)踐證明，在處理這類孔內(nèi)事故時(shí)，制作專門的擴(kuò)孔鉆具和專用擴(kuò)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(xiàng)目
　　在黑龍江省海林縣梨樹溝白云大理巖勘查項(xiàng)目進(jìn)行白云大理巖巖心鉆探施工，鉆探ZK104號(hào)孔（該孔設(shè)計(jì)孔深180米，設(shè)計(jì)傾角75度）。當(dāng)鉆至129.50米孔深時(shí)，由于當(dāng)班操作手為了進(jìn)尺快，將鉆機(jī)鉆進(jìn)參數(shù)的鉆壓加大，造成S56mm繩索取芯鉆具的擴(kuò)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(fù)研究決定，采用在其他勘查項(xiàng)目鉆探處理孔內(nèi)鉆具的方法；決定采用擴(kuò)孔工藝進(jìn)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(kuò)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(hù)壁、潤滑減阻效果佳；攜帶巖粉能力強(qiáng)。僅用了二個(gè)小班（16小時(shí)）就順利的擴(kuò)至孔底129.50米處。將扔在鉆孔內(nèi)的鉆具完整的套進(jìn)擴(kuò)孔鉆具內(nèi)并提至地表。處理后繼續(xù)鉆進(jìn)，順利完成該鉆孔。使之沒有報(bào)廢。
　　三， 黑龍江省晨明白云大理巖地質(zhì)勘查項(xiàng)目
　　在黑龍江省晨明白云大理巖地質(zhì)勘查項(xiàng)目進(jìn)行巖心鉆探施工，采用Φ56小口徑金剛石鉆進(jìn)工藝。鉆孔直徑為Φ56.50mm。鉆探ZK206號(hào)孔時(shí)，(該孔設(shè)計(jì)孔深為260米；設(shè)計(jì)傾角75度)；該孔上部有近42米的花崗巖，中等風(fēng)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(fù)合型泥漿作沖洗液。導(dǎo)致當(dāng)該孔鉆至168.91米時(shí)，清水作沖洗液護(hù)壁效果不佳，造成孔內(nèi)多處坍塌掉塊，導(dǎo)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(shí)，下不到事故鉆桿位置；孔內(nèi)已坍塌和埋沒。針對(duì)孔內(nèi)情況，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過事故分析研究，決定采用擴(kuò)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(duì)要高一些。泥漿黏度為漏斗粘度28~33秒。用以增強(qiáng)擴(kuò)孔時(shí)泥漿護(hù)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(bǔ)強(qiáng)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(kuò)孔，輕鉆壓、慢轉(zhuǎn)數(shù)，僅用了兩個(gè)小班（十六小時(shí)）順利的擴(kuò)至59.20米；且孔璧穩(wěn)定。擴(kuò)孔鉆具將孔內(nèi)事故鉆桿上部準(zhǔn)確地套裝在內(nèi)。對(duì)提至地表的擴(kuò)孔鉆具、鉆頭進(jìn)行檢查，內(nèi)、外璧沒有磨痕，說明原鉆孔沒有擴(kuò)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(bǔ)強(qiáng)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(kuò)孔。同樣，擴(kuò)孔鉆具將事故鉆桿上部準(zhǔn)確地套裝在內(nèi)。從檢查結(jié)果來看，二次分級(jí)擴(kuò)孔同樣沒有擴(kuò)偏。兩次分級(jí)擴(kuò)孔，鉆孔直徑已擴(kuò)至Φ91mm；擴(kuò)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(hù)壁；非常順利的下到預(yù)定位置；將事故鉆具上部準(zhǔn)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(jìn)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(kuò)孔器，沒有因擴(kuò)孔而損壞。得以繼續(xù)鉆進(jìn)。避免了報(bào)廢鉆探工作量。減少了經(jīng)濟(jì)損失。
　　在上述三個(gè)地質(zhì)勘查項(xiàng)目采用擴(kuò)孔的方法處理鉆孔內(nèi)事故，成功率達(dá)99.5%。
　　近些年來，黑龍江總隊(duì)在幾個(gè)地質(zhì)勘查項(xiàng)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(kuò)孔處理,達(dá)到了很好的處理效果，減少了經(jīng)濟(jì)損失，有效地防止了鉆孔報(bào)廢，提高了鉆孔重量。