黑龙江总队近些年在地质找矿岩心钻探施工中,由于地层岩性复杂,地层破碎,在几个地质勘查项目发生过较为严重的孔内埋钻事故,不能正常钻进。严重影响钻探施工。加大了成本,拖延了工期。以往处理埋钻孔内事故时,常常采用全面钻进的方式,把孔内事故磨耗掉,清理干净,然后在继续钻进。采用这种处理方式,经常发生偏离,不按原孔轴心钻进,
使钻孔发生孔斜。严重影响钻孔质量,易使钻孔报废,。浪费人力、物力和工期。经实践,采用扩孔的的方式进行处理。多年生产实践已证明。近些年来,在有的事故钻孔需要扩孔时,都采用了扩孔方法,效果显著。
一、黑龙江省汤原县亮子河白云岩地质勘查项目岩心钻探
在黑龙江省汤原县亮子河白云岩地质勘查项目进行岩心钻探施工,zk302号钻孔,设计孔深为200米。钻孔倾角为80度。岩性为白云岩;可钻性为ⅴ级左右。根据钻探设计及钻探工艺的要求,冲洗液选择为优质低固相冲洗液(固相含量不超过4%)。在泥浆中按比例加入cmc羧甲基纤维素和火碱(氢氧化钠)。开钻后,比较顺利;每班进尺在21米―28米左右。当钻进到132.70米处时,由于当班工人把的cmc羧甲基纤维素用量加大,超过规定的技术要求,造成岩粉絮凝沉淀,堵塞了钻头水口,造成了严重烧钻。金刚石钻头和所钻岩层融化在一起;造成钻杆和钻具扔在孔内。用反丝钻杆把事故钻杆打捞处理上来。然后把孔内事故钻具上部的沉淀絮凝岩粉用清水作冲洗液高压大泵量冲洗至地表;在处理孔内事故是,不但事故钻具烧在孔底,用于处理事故的钻具也卡在了孔内。若不处理上来,处理事故的钻杆和钻具扔在孔内,经济损失大,影响钻孔质量,而且钻孔就得报废。根据孔内现状,经过反复的现场分析、研究,针对地层岩性、产状和复杂程度,孔内实际情况,决定采用扩孔方法打捞孔内事故钻具。专门加工制作了扩孔的钻具和扩孔钻头,使之能将事故钻具有效地套进扩孔的钻具内。具体做法是,加长钻具,丝扣部分加长至六厘米,紧配合,防止使用时脱丝扣。孕镶金刚石钻头胎体底唇形状采用30度外圆锥形,内径平直形,底唇厚度为5毫米,金刚石含量在75%―85%,45---60目,胎体高度为3.5厘米。吸取了以往在别的钻探项目扩孔失败的经验教训,对80度倾角钻孔内进行了详细的分析论证,以及专门制作的扩孔钻具、钻头进行了分析研究。通过分析研究,认为采用超原孔经扩孔是可行的。目的是使之扩孔孔径接近事故孔径,这专用的扩孔钻具、钻头(包括钻具及钻杆)受力均衡,不会扩偏。同时,通过实验,调整钻进参数,中压力,低转速,大泵量。原因是,扩孔时会产生大量的岩粉
扩孔时,冲洗液采用优质低固相泥浆,使之润滑减阻效果好;携带岩粉能力强。因原孔径为φ56.50mm;采用的直径φ75mm无内出刃硬质合金补强钻头和直径φ75mm无内出刃人造金刚石孕镶圆锥形钻头进行扩孔。(这两种钻头为自行设计;硬质合金钻头镶焊方式为阶梯式。人造金刚石孕镶圆锥形钻头委托厂家制作)。扩孔钻头无内出刃,防止钻至事故钻具位置时内出刃切削事故钻具。使之能有效将事故钻具套进扩孔钻具内。只用了18.5小时扩至到事故钻具位置(事故钻具在132.70米处)。然后继续无冲洗液钻进,人为造成钻头岩心堵塞。把事故钻具和钻头全部套装在扩孔粗径钻具内,成功提至地表。没有损坏事故钻具和钻头。在80度倾角钻孔中扩孔,没有扩偏,准确无误的按原钻孔中心线扩到孔底,然后继续钻进。把经济损失和耽误的工期降到最低,收到较好的效果。。减少了岩心钻探报废工作量,防止了钻孔报废。收到地质和钻探专家的一直好评。
实践证明,在处理这类孔内事故时,制作专门的扩孔钻具和专用扩孔的钻头是可行的,有效的。
二, 黑龙江省海林县梨树沟白云大理岩勘查项目
在黑龙江省海林县梨树沟白云大理岩勘查项目进行白云大理岩岩心钻探施工,钻探zk104号孔(该孔设计孔深180米,设计倾角75度)。当钻至129.50米孔深时,由于当班操作手为了进尺快,将钻机钻进参数的钻压加大,造成s56mm绳索取芯钻具的扩孔器、钻头及外管岩心管丝扣处涨呈外锥形状;使之卡在钻孔内璧。取芯钻具丝扣处扭断;将取芯钻具扔在钻孔内。用同尺寸钻具公锥打捞取芯钻具以及用其他方法打捞均不奏效。经过反复研究决定,采用在其他勘查项目钻探处理孔内钻具的方法;决定采用扩孔工艺进行处理。采用直径φ75mm硬质合金无内出刃阶梯钻头和直径φ75mm无内出刃人造金刚石孕镶外圆锥高胎体钻头扩孔。孕镶金刚石钻头胎体底唇形状采用30度外圆锥形,内径平直形,底唇厚度为5毫米,金刚石含量在75%―85%,45---60目,胎体高度为3.5厘米。(硬质合金钻头镶焊方式为:阶梯式)。使用优质低固相泥浆护壁、润滑减阻效果佳;携带岩粉能力强。仅用了二个小班(16小时)就顺利的扩至孔底129.50米处。将扔在钻孔内的钻具完整的套进扩孔钻具内并提至地表。处理后继续钻进,顺利完成该钻孔。使之没有报废。
三, 黑龙江省晨明白云大理岩地质勘查项目
在黑龙江省晨明白云大理岩地质勘查项目进行岩心钻探施工,采用φ56小口径金刚石钻进工艺。钻孔直径为φ56.50mm。钻探zk206号孔时,(该孔设计孔深为260米;设计倾角75度);该孔上部有近42米的花岗岩,中等风化。节理发育,硬、脆、易碎。由于采用清水作冲洗液,而没有采用比重大的复合型泥浆作冲洗液。导致当该孔钻至168.91米时,清水作冲洗液护壁效果不佳,造成孔内多处坍塌掉块,导致卡钻。在处理卡钻事故中,取芯钻具上部卡住,二处钻杆折断;四组钻杆、取芯钻具和钻头卡在孔壁。事故钻杆的上部距孔口56.80米处。用小口径公锥打捞事故钻杆时,下不到事故钻杆位置;孔内已坍塌和埋没。针对孔内情况,现场经过事故分析研究,决定采用扩孔的技术方法;把事故钻具捞上来。为了防止孔内继续坍塌掉块,使用优质高固相比重较大的泥浆作冲洗液。根据岩层情况,泥浆黏度调制相对要高一些。泥浆黏度为漏斗粘度28~33秒。用以增强扩孔时泥浆护壁和携带岩粉的能力。孕镶金刚石钻头胎体底唇形状采用30度外圆锥形,内径平直形,底唇厚度为5毫米,金刚石含量在75%―85%,45---60目,胎体高度为3.5厘米。第一步:先采用直径φ75mm无内出刃硬质合金补强钻头和直径φ75mm无内出刃人造金刚石孕镶圆锥形钻头(硬质合金钻头镶焊方式为:阶梯式)扩孔,轻钻压、慢转数,仅用了两个小班(十六小时)顺利的扩至59.20米;且孔璧稳定。扩孔钻具将孔内事故钻杆上部准确地套装在内。对提至地表的扩孔钻具、钻头进行检查,内、外璧没有磨痕,说明原钻孔没有扩偏。第二步:采用直径φ75mm无内出刃硬质合金钻头和直径75mm无内出刃人造金刚石孕镶补强钻头(硬质合金钻头镶焊方式为:阶梯式)。将上部事故钻杆和钻具打捞出来。第三步:采用直径φ91mm无内出刃硬质合金钻头和直径φ91mm无内出刃人造金刚石孕镶圆锥形钻头(硬质合金钻头镶焊方式为:阶梯式)在钻孔直径φ75mm基础上,继续扩孔。同样,扩孔钻具将事故钻杆上部准确地套装在内。从检查结果来看,二次分级扩孔同样没有扩偏。两次分级扩孔,钻孔直径已扩至φ91mm;扩孔深度为168.90米。为了防止上部破碎的板岩层坍塌掉块,下入65米直径φ89mm套管护壁;非常顺利的下到预定位置;将事故钻具上部准确地套装在直径89mm套管内。第四步:下入直径φ50mm反丝钻杆反上二根钻杆。再用直径φ91mm无内出刃硬质合金钻头和直径φ91mm无内出刃人造金刚石孕镶圆锥钻头(硬质合金镶焊方式为:阶梯式)与直径φ89mm加长粗径钻具连接钻进至168.90米,将事故钻杆及钻具全部套装在直径φ89mm加长取芯钻具内;下入直径φ50mm反丝钻杆将事故钻杆钻具全部提至地表。检查结果表明:原来扔在钻孔内的钻杆、粗径钻具、金刚石钻头及扩孔器,没有因扩孔而损坏。得以继续钻进。避免了报废钻探工作量。减少了经济损失。
在上述三个地质勘查项目采用扩孔的方法处理钻孔内事故,成功率达99.5%。
近些年来,黑龙江总队在几个地质勘查项目岩心钻探施工中,遇到的钻孔内发生的事故;将钻杆,粗径钻具,钻头扔在钻孔内。 均采用扩孔处理,达到了很好的处理效果,减少了经济损失,有效地防止了钻孔报废,提高了钻孔重量。