浅论钻探钻进过程中烧钻事故的预防及处理

摘要：在本文中将对地质钻探过程中烧钻事故进行分析，并结合工程实例对钻探钻进过程中烧钻事故的预防和解决办法提出一些技术措施，以期能够有效避免烧钻事故的发生，保证钻探工程施工的安全进行。

关键字：烧钻冲洗液事故处理措施

Abstract: in this paper, the drilling accident analysis to burn in geological drilling process, and combined with the engineering practice of drilling, drilling prevention in the process of burning drilling accidents and solutions put forward some technical measures, in order to be able to effectively avoid burning drilling accidents, ensure the safety of the drilling engineering construction.Keywords: burn treatment accident drill washing liquid

中图分类号：P634

1、引言

在钻孔钻进过程中，由于孔底缺少冲洗液，钻头冷却不良，岩粉排除不畅，钻头与孔壁、岩芯管和岩粉摩擦产生高热，使钻头与孔壁、岩芯烧结为一体，此时冲洗液循环中止，钻具不能回转，也不能提动，这种孔内事故称为烧钻事故。

烧钻事故一般发生在金刚石钻进或硬质合金钻进中，特别是钻头与孔壁及岩芯间间隙较小，而钻头转速又快的金刚石钻进，一旦操作时粗心大意，很容易出现烧钻事故。

钻探过程中发生的烧钻事故对钻探的正常进行将产生影响，轻微的烧钻事故虽然对钻进未造成太大的危害，但因其烧毁钻头，使金刚石全部损失，且更换钻头而必须进行的上、下钻过程却大大增加了整个钻探过程的辅助时间及劳动强度，降低了台月效率。而严重的烧钻事故却会给整个钻探过程造成严重的影响和后果，处理烧钻事故不但延长了钻孔完成的工期，损失管材，增加了成本，严重的将造成该钻孔的报废，造成极大的经济损失。

我们在发生烧钻事故后，第一时间应根据现场的实际情况及时对烧钻事故的程度做出较合理的判断，并采取积极、正确的补救措施，将事故及时解决。在此，笔者将根据自身多年的施工及管理经验，谈谈烧钻事故产生的原因、预防措施及处理办法。

2、烧钻事故产生的原因

烧钻事故一般是孔底冲洗液不足或冲洗液突然中断而导致钻头得不到及时冷却造成的，这种情况经常是由于现场操作人员的粗心大意或工作失误造成的，如因工作经验不足或钻进过程中未对钻进情况及时跟进，对井内情况未及时作出判断，有的则是操作人员责任心的缺失。所以，烧钻事故一般都被定为责任事故。

造成孔底冲洗液不足或突然中断的原因一般有以下几点：

（1）水泵工作不正常（水泵未及时得到检修）；

（2）钻杆、钻具在使用时间较长后丝扣间磨损未检查到位和及时更换，造成钻杆接头处严重漏水；

（3）钻进过程中遇到破碎岩层造成钻头堵水未及时发现；

（4）（绳索取芯钻进）送水时间不够，导致一开钻即发生烧钻事故。

（5）操作方面的原因，如：钻压过大、扫井速度过快等。

3、烧钻事故的预防措施

根据以上论述，为避免烧钻事故的发生，冲洗液的正常使用显得尤为重要，除了操作人员自身加强钻探技术、工作责任心的培养，提高自身钻探素养外，还应该加强现场机械设备的维修及保养。

在钻探过程中我们平时应注意以下几个方面：

（1）做好水泵的维修保养和冲洗液的管理工作；施工中时刻注意水泵泵压的变化情况，如泵压过高或过低均应停钻检查；

（2）认真检查钻具。经常检查杆具的磨损情况，如丝扣磨损严重的钻杆应及时更换；钻头水口过小或水槽过浅应及时处理或更换；

（3）经常检查冲洗液循环池的情况，及时打捞池内多余岩粉或落入池内的杂物，以避免高压吸水笼头的堵塞；并对池内冲洗液及时补给，避免因井内失水量较大引起循环池内冲洗液不足造成吸水面过低无法正常供水；

（4）保持孔内清洁，一般岩粉超过0.5m时，专程捞粉；

（5）钻进过程中由于地层破碎或岩层软硬不均造成钻头被岩芯堵住，应及时停钻采取相应的措施进行处理；

（6）在扫孔过程中应控制速度，如扫孔速度过快，可能导致冲洗液供应不足，岩粉未能及时排除，导致烧钻事故的发生；

（7）操作人员要加强责任心，施工中要集中精力。

在钻孔钻进过程中，无论发生什么样的事故，通常会有一些征兆发生的，只要注意加强管理、提高当班者责任心，做到眼观六路、耳听八方，注意观察各种仪表显示的数据及机械、皮带、胶带等部件的运转情况，及时发现异常，是可避免钻探井内事故的发生的。就烧钻事故来说，其产生事故前的征兆是可以被发现的。

（1）钻进过程中进尺很慢或不进尺；

（2）钻进过程中孔内钻具阻力增大，扭矩表指针上升很快；

（3）严重蹩水，泵压猛增（水泵压力表指针突然升高），高压送水管跳动厉害；水泵往复次数减少；

（4）动力机械因负荷过高而难以正常运转，如果是柴油机或发电机组，其声音与正常工作时明显不同，传动皮带会发生跳动。夜间照明设施因电压变化而不稳定等；

（5）提动钻具困难，一旦烧住以后，既开不动车，又提不动钻具。

对烧钻事故前兆的及时发觉，对预防井内烧钻事故具有积极的作用，及时发现并作出合理的判断并做出有效的解决措施，能有效避免或减少烧钻事故的发生。

4、烧钻事故的处理

4.1轻微烧钻事故的处理

如果在钻进过程中发现了烧钻的前兆，就预示着已经发生了轻微的烧钻事故。这时就要求我们做出及时的判断，立即停钻处理。继续往井内送入冲洗液以冷却钻头，不要急着马上提升钻具，利用热胀冷缩的原理，待钻头充分冷却后一般可轻松将钻具升上。如烧钻事故发生点的地层较完整，由于完整地层自身的稳定性较好，在轻微烧钻后升钻可能不是很顺利。由于井内地层完整，一般在井内的残留岩粉不会很多，大多可保证井内比较干净。在冲洗液充分送入孔底并浸泡一段时间后，可试着一边开车一边往上起拔，必要时可将升降机与油缸共同加力，直到事故处理完成。

实例：我单位在云南省牟定县郝家河铜矿找矿施工过程中，在对ZK32702孔施工过程中，就发生了轻微的烧钻事故。

该地层地层以白垩系中统马头山组清水河段（K2mc）和郝家河段（K2mx）紫色泥岩以及浅色砂岩为主。钻孔设计孔深830m，直孔，700以上主要以紫色泥岩夹浅色砂岩为主，地层完整性较好。设计施工孔径0～20m为PQ，20～300m为HQ，300至终孔为NQ，配以国产XY-44型钻机。冲洗液以1400万分子量的聚丙烯酰胺为主，配成1～2%的溶液后在搅拌筒内搅拌2小时后泵入孔底。在HQ径钻进过程中，至井深283m时，出现泵压突然升高，当班班长立即停钻并往上提钻，发现已起拔不动。即时报告机长，机长询问情况后让其停机等待，示意班长不要慌，待过十分钟后再试着升钻，后该烧钻事故顺利处理完毕，升钻后发现事故钻头有轻微变形。该事故由于当班班长发现及时以及后续处理措施得当，得以顺利解决，该钻孔从进场至终孔历时30天，取得较好的经济效益。

4.2复杂地层烧钻事故的处理

在复杂地层发生烧钻事故时，由于井内情况一般比较复杂，且冲洗液一般为固相泥浆，烧钻发生后钻头一般也和岩石被烧结在一起，由于烧钻较严重，泥浆送不到孔底，浆液不能产生正常的循环，致使岩粉快速沉淀下来，由于泥浆所形成的泥皮对钻具一般都有吸附性，这类的烧钻事故通常比较复杂，常伴有埋钻事故一起发生。这个时候，就需要当班人员对井内情况做出准确的判断，究竟是烧钻还是埋钻，使处理人员对及时采取正确的处理方法，避免造成更大的损失。

在处理这类复杂的烧钻事故时，根据同志们的经验及总结，一般采取以下措施：

（1）先拉、顶、打，无效时反回钻杆，透孔或扩孔，或割岩芯管，消灭钻头；

（2）透孔要轻压慢转，时间不宜过长。透孔钻头要比事故钻具内径小4mm以上；

（3）金刚石钻进烧钻，如孔内只剩余钻头和扩孔器，可消灭、磨孔、捞渣。

实例：2010年，我单位在云南省牟定县碗厂进行铁矿勘查中，在施工至410m时，井内发生了严重的烧钻事故。该孔设计430m，直孔。使用国产XY-44型岩芯钻机，13.5m四脚管塔，配以进口PQ～NQ口径钻杆。该地区地层主要以下元古界昆阳群片麻岩、片岩段（Pt1kn21）片麻岩、片岩为主，由于构造发育，地层极破碎，岩石RQD值小于1%。该钻孔施工至410m时（孔径为NQ），井内阻力突然增大，泵压升高，高压管及柴油发电机组发生很大反应。由于未及时采取措施，钻具很快被抱死，由于现场操作人员判断失误，在强行处理无效后，报告机长说是埋钻了。机长到场后按埋钻事故处理，在反回钻杆后开始扩套，扩至离井底0.2m时扩孔钻具长度不够，因按埋钻考虑，因此下入丝锥后开始往上升提，在此过程中钻杆折断。由于地层十分破碎，井内岩粉极多，虽然采用了钠土、植物胶、防塌剂等浆液材料按相关比例配制了泥浆护壁，但由于事故处理，井内情况变得越来越复杂，孔壁坍塌严重，使事故处理越来越难。后经多次开会讨论，最终制定以扩套方式进行处理的方案。

由于孔内已下入φ110井壁管150m，因此，扩套仍然以HQ径进行。在此过程中，除了仍以钠土、植物胶等制成的高固相冲洗液作为护壁的主要手段外，还多次灌注水泥浆，最终该孔历时110天终孔。

如果设计钻孔为中深孔或深孔，扩套的方法无疑极大的增加了施工工作量，且不一定能成功，这时如采取透、磨等可能是更好的方法。当然，采取必要而有效的护壁工作使孔壁保持稳定是得以实施的重要保证。

5、结束语

无论采取哪一种处理方法，这都是事故发生后不得以采取的补救措施。这需要我们在实际工作中加强管理，提前预防，按钻探施工的相关规范、规程，做到认真、负责，增强施工人员的责任心和防范意识，及时对施工过程中可能出现的烧钻征兆做出及时、正确的判断，才能有效避免钻探过程中烧钻事故的发生。

参考文献

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［2］时志兴、贾有金.烧钻事故的预防与处理措施.《探矿工程-岩土钻掘工程》.2012年3期

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