復雜地層深孔取芯鉆探事故的處理方法

（河南中源化學股份有限公司，河南 南陽 474750）

在我國地質找礦事業中，鉆探技術始終占有舉足輕重的地位，其不僅是現階段我國“攻深找盲，探邊摸底”勘查作業的關鍵基礎，同時也直接影響到我國礦采行業的健康發展。其中，針對實際復雜地層深孔取芯鉆探作業過程，各種原因所致的作業事故仍是影響鉆孔作業高效持續完成的主要因素，因此，需進一步針對實際工程作業情況進行安全風險預測，并以此構建完善的安全防范機制，最終在確保作業人員作業安全的同時保障我國鉆孔行業的健康發展[1]。

1 復雜地層深孔取芯鉆探作業的特點

近年來，基于我國勘探戰略的逐步推進，發展深部探礦已經成為我國礦采行業的主要發展趨勢，其中，現有大部分鉆孔均已經達到600m深度，且少數鉆孔甚至已經達到4000m。但是，在鉆孔深度逐漸提高的過程中我們發現，由于金屬礦床尤其是內生金屬礦床很容易受地質構造運動影響，導致鉆孔過程很容易面臨較大的巖石破碎帶，并最終影響鉆孔作業的持續進行。其中，具體的復雜地層深孔取芯鉆探作業一般具有以下特點：

（1）作業難度高，風險系數高。考慮到深層鉆孔作業所需要面臨的意外風險相對較高，因此相比以往低深度鉆孔作業，深層鉆孔作業的難度更高，風險系數更大，在此基礎上，礦采企業往往需投入更多的成本來保證深層鉆孔作業的持續開展，且由于需配備足夠的風險防范措施以應對鉆孔作業過程中的各種安全事故，因此對于現場技術人員及管理人員的能力要求也較高。此外，在深層鉆孔作業過程中，鉆孔經由巖石破碎帶的影響很容易失去平衡，進而使孔壁的穩定性受到影響，而這也同樣是深層鉆孔作業難度較高的主要原因。

（2）設備要求高，技術標準高。基于復雜地層深孔取芯鉆探作業所具有的復雜性和特殊性特點，其不僅對鉆孔作業人員具有較高要求，同時也對鉆孔設備和鉆孔技術較為挑剔。一方面，針對深層鉆孔作業，必須使用多級成孔工藝并配備多級套管以完成作業，同時，在鉆進過程中，需做好護壁堵漏工作并合理應對包括絲扣強度選擇、下入、起拔在內的多方面問題；另一方面，深層鉆孔于鉆具鉆桿強度和連接方式層面的考慮因素相對較多，且鉆頭結構的粒度、胎體硬度必須與作業區域的巖石特性相適應，進而確保鉆孔作業的穩定進行。

2 復雜地層常見深孔取芯鉆探事故及產生原因

通常來說，造成復雜地層深孔鉆探事故的主要原因一般可分為人為因素或自然因素兩方面，而對于絕大多數事故來說，其均或多或少與人為因素有關，如包括作業人員安全意識淡薄、責任意識欠缺在內的諸多問題均有可能造成嚴重的鉆探事故。在此基礎上，可將復雜地層常見深孔鉆探事故的產生原因分為以下三個方面：

（1）人為因素。于人為因素方面，鉆機操作人員未按照鉆探操作規范要求開展作業是造成深孔鉆探事故的主要原因。一方面，對于深層鉆孔作業來說，其所受地質因素的影響相對較高，因此為保障鉆探作業的開展穩定性，操作人員不僅需具有極強的專業能力，同時還要能夠靈活應對各種突發情況，即具有一定的應急處理能力，但是，從現有我國礦采企業的鉆探作業人員來看，其大多缺乏應有的安全意識和責任意識，因此不僅無法針對突發安全事故進行快速有效處理，同時也不能及時發現鉆探過程潛在的各種安全隱患，進而便很容易引發包括折斷、燒鉆、掉鉆、夾鉆、跑鉆在內的諸多問題；另一方面，在實際深層鉆孔作業過程中，雖然大多數操作人員均具有豐富的操作經驗，但其對于新技術和新設備的熟悉程度仍相對有限，再加上操作過程時常出現思想麻痹、注意力不集中的問題，導致因技術因素產生的安全事故較多，且事故的性質較為復雜，無法通過簡單的處理以彌補經濟損失。

（2）管理因素。于管理因素層面，復雜地層深孔鉆探作業現場安全管理制度的缺乏是造成相關事故產生的主要原因。一方面，從現有我國深層鉆孔作業情況來看，由于礦采行業始終處于不斷發展過程之中，因此針對一些新發事故我國尚未構建健全的風險防范機制，同時也未能針對事故產生原因形成系統的預防理論，導致在應對一些事故時的處理效果不夠突出，即事故仍會在很大程度上給礦采企業的生產效益造成影響，此外，在某些情況下，由于現場缺乏專業的技術監督人員和完善的質量監督機制，導致鉆機操作人員的錯誤操作無法被及時糾正，進而便加大了事故的整體影響；另一方面，現有鉆探作業現場管理制度仍缺乏一定的前瞻性和適用性，即既不能就作業過程潛在的安全隱患進行強調，又不能貼合作業的具體特點和管理需求，同時，一些企業普遍缺乏完善的責任監督機制，這導致操作人員責任意識淡薄所致事故的問題被無限放大，最終既影響了鉆探隊伍的和諧性，又阻礙了鉆探工作的有序開展。

（3）設備因素。于設備因素層面，設備管理制度欠缺所致的設備質量問題是造成復雜地層深孔取芯鉆探事故的主要原因。一方面，針對我國礦采企業發展情況，一些企業盲目追求利益并不重視及時更換礦采設備，同時再加上日常作業過程不重視對設備使用情況進行管理，導致因操作人員操作不當所致的設備損壞較為嚴重，很容易在影響設備使用壽命的基礎上降低鉆探工作的整體質量，此外，在現有鉆探作業設備體系中，一些企業的部分設備已經無法滿足深層鉆探作業的基本需求，這導致其作業效率十分有限，最終限制企業的創新發展；另一方面，基于現代科技水平的顯著提高，現有深層鉆探作業所用設備的先進程度已經遠超以往，但在實際使用過程中不難發現，多數企業均未針對現場設備構建完善的養護機制，最終導致設備磨損問題十分嚴重，很容易對作業的整體質量造成較大影響。

3 復雜地層常見深孔取芯鉆探事故的解決方法

針對復雜地層深孔取芯鉆探事故，一方面應于事故發生時以正確的解決方法進行快速解決，另一方面則應通過構建完善的事故預防機制以減少事故發生的頻率。

3.1 鉆探事故預防措施

（1）做好準備工作。在復雜地層深孔取芯鉆探作業開始之前，需基于現場情況制定完善的作業方案，并通過對鉆探區域地質資料進行分析不斷就作業計劃進行優化，進而以此確保作業方案的適用性和科學性。同時，在就鉆孔作業工具及設備進行選擇時，應圍繞鉆孔區域的地層巖石特征來進行考量，并應盡可能秉承先進性原則選用經濟性高、作業效率高的設備類型。此外，應提前就鉆機操作人員進行培訓教育，在強化其安全意識和責任意識的基礎上確保其擁有基本的操作資格，最終以此保障鉆孔作業的高效、有序開展。

（2）落實交底制度。在完善作業方案后，需依托明確的技術交底制度以保障現場鉆孔操作人員能夠充分了解實際作業的具體情況。其中，除了應嚴格按照設計要求和鉆孔任務書技術要求開展作業外，還應構建完善的現場監督機制，即既要確保操作人員不隨意更改施工工藝和鉆孔規格，又要及時發現操作人員的操作問題，并以此確保將鉆孔作業的事故風險降到最低。此外，要針對作業過程進行現場跟班成果檢查，在時刻確保鉆孔質量達到預期要求的基礎上規避不必要的二次返工。

（3）做好設備檢查工作。在復雜地層深孔取芯鉆探作業過程中，需時刻掌握鉆機的運轉情況，通過觀察其鉆壓、鉆速、回次進尺以及作業聲音以判定其是否存在異常情況，其中，當異常情況發生時，應快速結合以往處理經驗和預定處理方案由專業技術人員進行處理，進而一方面避免鉆機故障影響作業整體質量，另一方面將事故的發生風險降至最低，并確保企業的經濟效益。此外，應隨時就鉆具及鉆頭的磨損情況進行檢查，且當發現二者存在較大磨損問題時，應盡快進行更換并檢查其是否存在抱鉆、憋鉆等事故產生風險，但需要注意的是，應采用減壓減速鉆進方式以規避新鉆頭鉆進時可能出現的卡夾鉆問題，最終確保鉆頭更換的有效進行。

3.2 鉆探事故解決方法

針對常見復雜地層深孔取芯鉆探事故，以實際事故案例為基礎分析具體解決方法，其中，該事故的產生原因與新更換鉆頭的未減速、減壓有關，因此產生了鉆頭與孔壁的“抱死”事故，對此，采用下述解決方法進行解決：考慮到套管已經達到預定孔深的207m位置，首先就套管提出孔口，并在套管底部安裝金剛石鉆頭，在以此震松套管并采用反絲鉆桿處理無果后選用直徑為91mm的鉆頭就套管進行處理，最終在反復磨蝕套管的過程中實現對于殘留套管的有效處理。

對于事故發生的部位，要盡早針對機組的斷裂提取鉆頭工具，然后來計算事故部位的孔深，進而測量打撈孔道的直徑。鉆頭事故要結合孔道外部的鉆頭工具和相關的標記，確保事故部位朝向鉆頭的具體位置，損傷情況如何，如果不能詳細探查，則必須采取打印法進行查證，確定處理方式的穩定。孔道內部要弄清鉆具的具體規格情況，使用數量多少，鉆口的孔道以及周圍巖石的結構，保證整個孔壁的穩定。如果有殘留物質，或者事故發生的具體征兆，則可以當作事故情節判定的證據。采用相關工具進行孔內鉆具的打撈，并將其與具體的鉆具貼合，用硬度大的絲扣進行套制。在進行卡鉆的處理時，要考慮到周圍鉆頭的折斷以及陀螺效應，假如鉆頭不容易從孔道中提取出來，在進行打撈時要利用反絲鉆桿進行提取。當管道脫落后，由于巖心管損壞導致絲扣不能正確扣在管道口后，就可以用巖心管來進行打撈。

4 結束語

綜上所述，針對復雜地層常見深孔取芯鉆探事故，造成該事故產生的原因較為多樣，而基于不同因素所致的實際事故，應在結合現場施工情況的基礎上以事先構建的預防機制為依托快速采用最恰當的處理方法進行處理，并應通過構建完善的風險防范機制以避免同類故障的再次產生，最終在有效提升作業質量的基礎上保障鉆探工作的高效、有序完成。