淺析鉆探工程常見事故及其預防

谷存磊

（廣東省核工業地質局二九一大隊，廣東 廣州 510800）

隨著深部找礦工作的不斷深入，鉆孔越來越深，施工難度越來越大，鉆孔事故不斷增多，常見鉆孔事故分為人為事故和自然事故，具體又劃分為埋鉆、卡鉆、燒鉆、斷鉆、落物、套管事故等多種類型，不同的事故類型，采取的處理方法不同。鉆孔事故不僅造成鉆探效率低，勘探成本高，而且找礦地質成果不理想。因此如何高質量施工鉆孔，避免鉆孔事故，遇到事故時如何快速科學處理，將事故損失降到最低，是我們鉆探工作面臨的一個課題，本文通過現場實際中遇到的常見鉆探事故，總結出一些處理方法和應對措施，為降到勘探費用提高鉆探效率，積累一定經驗。

1 鉆孔事故類型及處理原則

1.1 鉆孔事故分類

鉆孔事故類型一般分為人為事故和自然事故，現場工作中人為因素占絕大多數，自然事故較少。人為事故一般指事故發生的主要原因是操作者沒有嚴格按鉆探操作規程作業，沒有根據生產的具體情況采取相應的技術措施而造成的事故。如鉆具折斷與脫落、巖粉埋鉆、燒鉆、套管事故、測井等事故都屬于人為事故；自然事故主要指有地質條件等客觀因素而造成的事故。如嚴重孔壁坍塌引起的埋鉆事故；嚴重破碎地層引起的掉塊擠夾事故等都屬于自然事故。

1.2 事故處理原則

處理事故[2]基本原則一是弄清事故部位，事故發生后，根據機上余尺或提出來的斷頭鉆具，精確計算事故部位的孔深，確定打撈鉆具的長度。二是弄清事故原頭，根據提出孔外的鉆具和其他有關的標志，要弄清事故頭是鉆具的哪一部分，口徑、損壞變形的程度，必要是可以采用打印法查明，以確定處理方法和打撈工具。三是要弄清孔內情況，弄清發生事故鉆具的結構（規格、種類、數量），鉆孔結構，孔內，孔內巖石性質，孔壁穩定程度，巖粉和鉆粉數量，有無暗管和其他殘留物，以及事故發生過程和起初的征兆（沖洗液循環情況、鉆具回轉阻力、發動機聲音變化、鉆工的感覺等）這些都是判斷事故情節和確定處理方法及步驟的重要依據。

鉆孔施工一般應按照先簡易、后復雜的步驟進行，依次為：第一步從提、打、震、撈、沖、抓、吸、粘、竄、頂等較簡單易行的方法中選取；第二步用反、套、切、鉤等方法；第三步用剝、穿、掃、泡等方法；第四步用繞、炸等方法。金剛石鉆頭胎體脫落時，先用套心鉆頭（巖心撈取器）處理殘留巖心后再用粘取、抓筒、噴射反循環打撈器、磁力打撈器、磨孔鉆頭或打小眼套取等方法處理。

2 具體處理措施

2.1 鉆具折斷與脫落

鉆具折斷與脫落[4]原因一般有：：①鉆孔嚴重超徑未采取技術措施而繼續鉆進；②孔內遇阻或因沖洗液潤滑不良，鉆具扭矩過大時強力開車，盲目開高轉速；③鉆具彎曲過度、偏磨嚴重、絲扣嚴重磨損、曠動、出現裂紋或鉆壓過大；④管材加工質量不合標準。

一般處理方法：①選用合適的打撈工具進行撈取；②如鉆桿多頭脫落，應先下入打印器探明情況后，先處理活頭，再處理死頭。如果幾個頭擠在一起時，應用反絲鉆桿撈取；③嚴禁猛力扭動，以防折斷鉆桿或打撈工具，造成事故惡化；④當打撈工具碰不到事故鉆具上端時，嚴禁盲目超過預定部位試探，以免絲錐插入孔壁或事故鉆桿頭被擠入孔壁；⑤當打撈工具已對上或撈住事故鉆具后，嚴禁繼續鉆進，必須立即提鉆[1]。

2.2 卡鉆事故

所謂卡鉆則是粗徑鉆具側部在孔內被夾持住，既提不上來，又不能回轉，而且沖洗液不能暢通，多數情況下又出現蹩水現象，卡鉆往往是粗徑鉆具頂部在孔內卡住，提不上來，回轉時有阻力，甚至發生蹩車和卡死，但一般能通水。孔壁巖石掉塊是造成卡鉆的一種原因是當鉆孔穿過不穩定地層，由于破壞了地層的平衡狀態，孔壁發生變形，不堅固和不穩定部分就向鉆孔中心產生移動，輕者表現為錯動和位移；重則發展為掉塊、探頭石出露和垮塌造成卡鉆事故。另一種原因巖層遇水膨脹，孔徑收縮當鉆孔穿過塑性大的或膠結性差的巖層，如粘土層、泥巖、風化頁巖、粘性較高的煤層等由于沖洗液侵入或巖層吸水，造成膨脹而增大體積，向鉆孔中心收縮，形成縮徑，當鉆孔縮徑嚴重是也會造成卡鉆事故。

卡鉆事故處理方法：①當掉塊卡夾鉆時，如果鉆具能回轉，也能在一定的范圍內上、下活動，則應用串動的方法處理，如串動處理無效時，可進一步采取邊提動邊掃動的方法處理。②探頭石或巖層錯動卡鉆時先把探頭石或巖石錯動的部分掃碎掃掉，如果事故鉆具帶有反鉆頭，則可向上掃碎卡夾物。否則可采用吊錐向上震打，若不能解卡時，可將粗徑送回孔底，將粗徑上部的鉆桿全部反回，然后下同徑鉆具從上向下把障礙物掃碎，再用絲錐把事故鉆具打撈上來。③當鉆具于孔壁直接擠卡時首先用升降機起拔，但不要回轉，因為孔內鉆具回轉，鉆頭位置發生變化可能在孔壁刻出溝槽，增加了上提的阻力，如升降機起拔不動，可根據具體情況用打、頂等方法處理。

2.3 埋鉆事故

鉆具在孔內被巖粉、鉆粉沉埋或孔壁坍塌物、流砂等埋住，不能轉動，不能提升，也不能通水時，為埋鉆事故。埋鉆事故往往發生在孔底，掩埋物不僅填蓋在鉆具上部，而且填滿在鉆具周圍如圖1。

處理方法：發生埋鉆事故強拉硬頂的方法往往不能收效應采取：①首先進行強力開泵沖孔，以求用沖洗液沖散坍塌物，并排出孔外，在強力開泵情況下同時上下串動鉆具，并逐步擴大串動的范圍。適用于不太嚴重的埋鉆事故②若填埋很厚，其程度比較嚴重，經上述方法處理無效時，可將填埋物以上的鉆桿反上來，然后下入同徑鉆具送水鉆進，待將填埋物鉆掉，并沖洗干凈用絲錐撈取事故鉆具。③如撈取不動時，可把巖心管、異徑接頭以上的鉆桿全部反回，再用透空的方法處理。④經以上方法處理仍不收效，最后只有采取割、磨的方法處理，如條件允許，亦可換小一級的孔徑鉆進。

圖1 埋鉆示意圖

2.4 燒鉆事故

造成燒鉆事故的原因：鉆進時孔底沖洗介質供給不足或沖洗介質完全中斷，造成鉆頭冷卻不良，巖粉排除不暢，鉆頭與孔壁、巖心與巖粉磨擦產生高溫，使鉆頭、孔壁巖層、巖心燒結為一體。

一般處理辦法：①發現燒鉆征兆，應先頂起鉆具，切忌先停車后頂拉，并盡量保持沖洗液循環；②發生燒鉆事故，應立即采取頂、拉、打的方法處理。處理無效時，可采取反、掏、磨、擴、劈、偏等方法處理。金剛石鉆進發生燒鉆時，一般應先反出全部鉆桿，然后將內管取上來，再進行掏心，最后用公錐撈取外管及擴孔器和鉆頭。

2.5 套管事故

鉆進過程中，套管下沉時應立即接管補入。如果下沉管起拔不動或起拔時造成坍塌，可采用補入套管同徑套接，擴孔后大徑套接、換徑套接方法處理；鉆進中如遇套管折斷或脫扣，應將套管全部拔出重下，或改小一級套管隔離；起拔套管一般采用提、打、頂或擴、割的方法處理。

2.6 測井事故

儀器被卡，如上、下活動無效，應用儀器專用打撈接頭接配鉆具，自孔口電纜一直往下套（巖心管最好不帶鉆頭，并將底端絲扣切除）。要有專人將電纜拉緊，并避免鉆具轉動。

當電纜被沖斷，儀器掉入孔內時，要先下撈矛撈取電纜，無效時再選用無內刃，水口小的合金鉆頭接配鉆具一并撈取。

3 鉆孔孔內事故預防措施

在鉆探施工過程中，通過有效措施進行處理是一方面，主要還是預防在先，只有能注意加強做好預防工作，事故就會大大減少，甚至可以杜絕事故的發生。

（1）提高工作人員的技術水平和工人的操作水平，加強特殊工種的內部培訓和外部單位交流經驗，持證上崗，從而實現相互促進，共同發展。

（2）嚴格按照鉆探操作規程和勘探安全規程作業，遵章作業，標準化施工，拒絕三違作業。

（3）做好技術交底工作，上一班對孔內情況要全面細致地交接清楚，對機械運轉情況以及各有關設備的安全情況也要詳細交接清楚，當班操作者應認真、全面地掌握孔內情況，發現異常要及時分析研究，找出事故原因，消除事故隱患。

（4）加強對鉆具設備的維護保養，按照規定對鉆機設備進行檢修，嚴禁設備帶病作業和使用過限管材。

（5）堅持清孔作業，水泵要有足夠的泵量泵壓，沖洗液排渣液性能應滿足孔內要求，經常檢查、清理循環系統。

（6）作業過程中隨時注意機械運轉、孔內返水、各種儀表的變化，正確判斷孔內情況，停水停電是要采取措施，嚴防卡、埋鉆具。孔內套管出現異常現象，要立即處理。

（7）鉆進復雜地層時，對鉆孔的結構、鉆進方法及護壁堵漏措施等，要進行專題設計并制訂出具體施工措施。竣工后，要進行經驗總結。

4 總結

綜上所述，鉆孔事故[3]的發生與人為因素關系最大，只要思想重視，嚴格遵守鉆探操作規程和采取有效的救援技術措施，加強事前預防工作，事中按章操作，事后事故總結，吸取教訓，將可以最大程度的降低和鉆探事故的發生，提高鉆探效率，降低勘探成本。