對地質鉆孔內(nèi)復雜情況和孔內(nèi)事故種類的梳理

孫德福

(黑龍江省第六地質勘察院，黑龍江 佳木斯 154002)

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對地質鉆孔內(nèi)復雜情況和孔內(nèi)事故種類的梳理

孫德福

(黑龍江省第六地質勘察院，黑龍江 佳木斯 154002)

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

地質鉆孔；井下技術；孔內(nèi)事故

為提升地質鉆孔施工的安全性及可靠性，降低孔內(nèi)事故的發(fā)生率，我們有必要進行孔內(nèi)事故種類梳理，掌握地質鉆孔復雜情況，制定科學合理的地質鉆探孔內(nèi)處理技術規(guī)程和事故預防方案。筆者就地質鉆探孔內(nèi)技術應用現(xiàn)狀進行簡要分析，希望能進一步推動地質鉆孔水平的提升，更好地保障地質鉆探人員人身安全，規(guī)范地質鉆探管理。

1 地質鉆探孔內(nèi)事故及趨勢

由于地質鉆探行業(yè)缺乏相關統(tǒng)計管理，基本上沒有各地區(qū)地質鉆探事故數(shù)據(jù)資料。我們主要以地質鉆探單位函詢進行分析，鉆探技術、鉆具制造質量和地質鉆探管材質量的提高才能進一步完善鉆孔結構。雖然鉆探深度不斷增加，但鉆孔技術的發(fā)展、相關技術培訓工作的開展、鉆探施工管理工作的不斷加強，使地質鉆孔事故率并未上升，管理嚴格的地區(qū)事故率還有下降趨勢。但受技術經(jīng)濟條件、鉆探應用領域、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)濟損失較大。從當前天然氣鉆井行業(yè)整體情況來看，國內(nèi)外鉆孔技術有了極大的提升，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、減少鉆井風險、提高鉆井速度，鉆井工程自動化和機械化發(fā)展將會極大緩解鉆井情況的復雜性，減少鉆井事故發(fā)生量。因此，我們必須善用鉆井信息技術，進行準確的鉆頭信息和位置測定，降低鉆井環(huán)境的復雜性。

綜合地質鉆探整體情況可知，鉆探孔內(nèi)情況越發(fā)復雜，孔內(nèi)事故處置難度較大、易遭受嚴重的經(jīng)濟損失，我們可以將孔內(nèi)事故技術原因總結如下。

1.1 鉆孔深度增加、應用范圍擴大

隨著資源開發(fā)利用水平的不斷提升，淺部資源挖掘殆盡，地質勘查深度逐步增加，鉆孔深度由淺孔逐漸變?yōu)橹猩羁祝絹碓蕉嗟暮Ｉ?、高原等復雜地形勘察正慢慢發(fā)展著，對高原、海上等復雜地質的勘察也逐漸深入，深層地質情況極為復雜，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，地層復雜情況逐漸增加，管套級數(shù)不斷增加，結構日趨復雜，成本不斷升高?？變?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

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

1.4 鉆具應用增加

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。特別是伴隨著化學處理劑使用量的不斷增加，越來越多的高級管材大面積應用，進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 地質鉆探孔內(nèi)復雜情況分析

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，鉆孔質量指標不達標，難以滿足地質鉆孔要求，增加孔內(nèi)回轉阻力，鉆桿折斷事件頻繁發(fā)生，影響正常的鉆進作業(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行作業(yè)，這種高溫作業(yè)嚴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、永凍層進行0℃下的鉆進，這對鉆進器具有著更高的要求，鉆進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

受地層本身土質結構影響，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力、地層蠕變、溶洞等情況，鉆探作業(yè)很難進行。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，鉆探過程中由于機械失靈、鋼絲繩斷裂、操作不當?shù)龋斐膳茔@，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、沖洗機黏滯等情況引發(fā)的，導致鉆頭提降受阻、孔內(nèi)鉆具回轉困難，造成卡鉆事故。坍塌掉塊卡鉆是因地層出現(xiàn)松散，其膠結性越來越差，土質破碎，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。巖芯脫落事故會嚴重影響鉆探作業(yè)，降低取芯質量，事故處理失當或是不及時都會對后續(xù)施工造成影響。

地質鉆探早期事故主要分為人為事故、自然事故兩類。人為事故是因技術措施不當、違章操作造成的。自然事故是受地質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。隨著地質鉆探安全理念的不斷更新，人們按照孔內(nèi)事故復雜程度，將其劃分為重大事故、一般事故和復雜事故，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)一的種類細分。我們需要對孔內(nèi)事故發(fā)生的原因、性質、現(xiàn)象進行綜合全面考量，提升事故分析的技術含量，實現(xiàn)事故的提前預警和分析，降低事故損失，提高地質鉆孔安全性。

4 結語

能源已成為衡量國家綜合國力的重要指標，減少地質鉆孔事故發(fā)生、及時做好事故處理、減少故障損失是地質鉆孔研究的主要目的。我們必須建立鉆探事故預防及處理技術標準，規(guī)范鉆孔情況和事故管理，全面提升我國地質鉆孔安全水平，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