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1、1钻进中孔内事故处理的探讨熊华刚摘要 本文介绍了在钻进过程中容易发生的孔内事故和预防措施。关键词 孔内事故种类 预防措施 钻探孔内事故是钻探工作正常进行的极大障碍，它不但延长钻孔施工周期、降低钻探效率、增加成本、而且还可能影响工程质量和效果。有时还会诱发机械设备损坏和发生人身伤亡事故。钻探设备的改进，技术工艺的不断提高和发展，护壁堵漏技术及各类新型冲洗液的广泛应用，对保证孔内清洁、增强孔壁稳定性起到了重要作用，较大程度地减少了孔内事故的发生。但是，由于主客观上的种种原因，诸如地层复杂、管材及加工质量差、技术操作不当、违章蛮干以及机械故障引发等等，难免还会发生一些不同类型的孔内事故。钻探孔内事故
2、的预防与处理，是钻探生产流程中不可分割的一个重要组成部分。一旦发生孔内事故，处理方法措施的正确与否，很大程度上取决于生产第一线工人和技术人员的技术素质。孔内事故并不可伯，可怕的是在未能正确掌握孔内事故的情况下盲目处理，或在处理过程中操作不当，而导致事故向恶性发展，使事故更加复杂化。一 概述钻探孔内事故的常见类型有：钻具折断、钻具脱落、卡、埋、糊、烧钻、掉入工具、电缎、套管折断、脱扣等。孔内事故的发生，不外乎主观和客观两个方面的因素，根据事故发生的原因可分成人为事故和自然事故两大类，人为事故是指事故发生的主要原因是操作者或有关人员思想麻痹大意，没有严格按钻探操作规程作业，未根据生产的具体情况采取
3、相应的技术措施等而造成的事故。例如，钻具折断、脱扣事故、跑钻、烧钻事故、孔内岩粉多发生的埋钻事故等。自然事故是指地质条件复杂等客观因素引起的事故。例如，正常钻进中突然发生严重孔壁坍塌引起的卡钻、埋钻事故，地层严重破碎、冲洗液突然漏失引起的掉块卡钻事故等。在工作中可以发现，绝大多致事故都是与人为有关的，而且人的因素是起决定性作用的，纯自然事故是比较少见的，实践证明，只要从思想上重视，并严格遵守操作规程和采取有效的预防措施，事故是可以减少和避免的。对人为因素造成的事故，可通过加强职工的思想教育，技术知识的培训和健全钻探技术操作规程及有关规章制度而得以改善。这方面我们已做了许多工作，并在不断完善之中
4、。2在此，主要对与技术措施有关的孔内事故发生的原因及预防措施进行分折探讨。二 钻具折断的原因及预防措施 钻杆是钻具中最主要的，而又最容易损坏的部分，根据现场资料统计结果可知，在钻探过程中，因钻杆折断而引起的事故，占事故总数的百分之八十五左右，至使管材浪费严重，并影响了钻进效率、造成了较大的经济损失。钻杆柱是一个弹性系统，在钻进中承受着大小和方向都在变化的载荷，钻进中加之钻杆柱和孔壁摩擦，有时遇卡，使受力情况更为复杂，在钻进中，钻杆柱主要受拉应力，压应力、扭应力以及弯曲应力的作用，当所受应力达到极限值时，将在其危险断面处损坏。例如：钻具在钻进和提升时，所受的压力、扭力、拉力过大。如钻孔严重弯曲，
5、孔内不清洁，加压过猛，处理事故时强力提拔或钻进中掉块卡钻、烧钻，使钻具回转阻力突然增大都可能引起钻具折断、脱扣另外，钻县加工质量不合要求，如丝扣锥度车扣、墩粗等，管材弯曲或在使用中磨损过大，对钻具检查不严，交替使用不合理钻具使其长期处于超过极限强度的外力作用下使钻杆断裂损坏，现就钻杆易断的主要原因分析如下：材质方面的原因通过对钻机的断钻杆事故进行调查发现，百分之九十五以上的钻杆是从接近螺纹终点成环状断裂。由于钻杆在孔内工作时，螺纹根部为危险断面，而接头材质优于钻杆，又经过热处理，所以机械性能优于钻杆；故此，钻杆上的园锥螺纹根部，在承受最大拉力的同时也受压应力联合作用产生弯曲疲劳，井因其断面的变
6、化引起应力集中，成为钻杆员薄弱部份，当钻杆承受应力超过强度极限时，在钻杆螺纹根部发生断裂破坏，而钻杆中部断钻除各别时期购进的管材其材质不合格外，均是因下入磨损严重的钻杆而发生的，由上可知，钻杆材质不是造成断钻杆的主要因素。钻杆热处理工艺的原因钻杆由于工作条件恶劣，受力情况复杂，要求有良好的综合性能，除适当选择钢种外，进行适当的热处理是个很重要的措施，它是提高其综合机械性能的最经济有效的办法。如 36Mn2Si 经过调质处理后，机械性能几乎提高一倍。目前，我国钢管厂生产的冷拔无缝钢管一般是正火状态交货，强度较低，钻杆使用寿命较短，同时调查发现，现有些使用的接头未进行调质处理，这是不合理的。另外，
7、进行调质处理时，因受设备和技术条件的限制，调质时淬火和回火的温度控制不住，从而影内了热处理的效果。另外，钻杆易断与墩杆技术有关，其墩杆长度不足，一般为 80mm，钻杆加热过程中受热不均匀，焖3火温度有时达不到要求，缺少必要的检测手段等均影响了墩杆质量。钻杆加工工艺的原因严格钻杆加工工艺，提高钻杆加工精度，保证钻杆加工质量，是提高钻杆强度，延长钻杆使用寿命，减少钻进事故的重要措施，在钻杆加工过程中，除了严格热处理工艺，保证热处理质量以外，最重要功是提高螺纹的加工质量。1钻杆加工精度问题：我们现在加工的钻杆螺纹属于间隙配合螺纹。在螺纹加工过程中，其螺纹锥度的加工精度较差以及轴向游隙过大，从而在退刀
8、部分出现薄弱环节，因此在丝扣根部极易折断。由于丝扣加工精度差，造成结合强度低，上扣后出现过松、过紧现象，因而存在横向振动问题，引起钻具回转中的不稳定，在实际加工过程中，钻杆螺纹加工长度误差较大，当螺纹付装配后，在螺纹终端处产生有害的环状空间，使其得不到补强。在弯扭应力的作用下，在螺纹终端形成危险断面而发生扭断。另外，螺纹加工的表面光洁度低，在钻具拧卸过程中，公母螺纹相互咬扣，加速了螺纹的磨损，降低了使用寿命，致使钻具脱扣而发生事故。2钻杆加工的同心度问题：我们现使用的钻杆，除钻杆同心度差而影响钻杆的机械性能外，加工的螺纹同心度也较差，致使螺纹丝底壁厚不均匀，强度降低。同时导致钻杆和接手在连接处
9、产生弯曲，造成螺纹处产生较大的交变弯曲应力，产生疲劳发育，使钻杆断裂。另外，造成钻杆连接不直，极易发生磨损和偏磨，形成应力集中，因而造成了薄弱环节的折断。(1)钻杆弯曲对钻杆易断的影响在钻进过程中，钻杆在孔内受纵向力和离心力的作用下使钻杆发生纵弯曲和波弯曲，产生较大的弯曲应力，严重影响了钻杆的工作稳定性，由弯曲应力公式 w1000df/ 2可知，弯曲应力 与钻杆直径和弯曲挠度 f(即钻杆和孔壁之间的问题)成正比，而与半波长度 成反比。我们现在的钻具级配其钻杆和孔壁之间的间隙较大，且在成井过程中，钻孔经常发生超径和钻头不进尺时的盲目加压及下入弯曲度较大的钻杆等因素，加剧了钻杆柱的弯曲。在钻进过程
10、中，钻杆弯曲不但易于引起钻具振动，使钻杆的疲劳裂缝扩大，加速了磨损，而且在回转时对孔壁产生“敲帮”现象，引起孔壁坍塌，并加速了钻杆的磨损和弯曲疲劳破坏。因此，钻杆弯曲产生的弯曲应力是造成钻杆损坏的重要原因之一。另外，通过调查发现，钻孔弯曲较大的，其钻具折断事故串明显提高，分析原因，主要是钻孔弯曲度超过了钻杆的极限弯曲度造成的。4(2)钻井液性能对钻杆易断的影响在钻井过程中，通过对施工钻孔进行对比分析发现，泥浆性能的好坏对钻杆的合理使用有大的影响。泥浆使用好的机台其断钻事故率有明显的降低。分析其原因。正确使用泥浆，其润滑性能好，岩粉含量低，因此，减少了钻杆与井壁摩擦而产生的阻力，改善了钻杆的工作
11、条件。另外，加强了钻井孔壁的稳定性，减少了卡、埋钻事故，避免了钻头突然被卡在钻杆柱上产生最大扭应力使钻杆受到破坏。同时，减少了其它孔内事故的发生，避免了处理事故时强拉、扭、顶反时造成钻杆的疲劳破坏。(3)防范钻杆易断的措施为了解决钻杆易断问题，除了加强钻探工作管理外，须采取下列措施来达到预防的目的。1提高钻杆和接手的加工精度主要是提高丝扣加工精度，注意严格控制配合公差和结合长度，改进旋风铣头，加工中同时镗孔、铣扣，以保证同心度，并做到在加工前校直钻杆。其精度提高后，则螺纹配合的同心度和吻合度提高，使丝扣受力均匀，避免产生应力集中，减少了结杆的偏磨和断裂，同时提高螺纹加工的表面光洁度，增强丝扣的
12、使用寿命。2提高螺纹部位的强度由于钻杆连接螺纹的寿命取决于表面金属的抗疲劳和抗磨损能力。故可通过在螺纹部位采用表面淬火的方法强化螺纹强度，以提高该部位的抗磨性、抗弯曲性和寿命，并适当增加公母螺纹的长度，加大公母螺纹的接触面积，从而提高螺纹连接的稳固性，以此消除螺纹装配后形成的环状空间，以分散和减少螺纹终点部位的应力集中。3、提高热处理工艺水平，增加墩杆长度和厚度，加组长度应为 100 一 120mM，其端部加粗后的扣根断面积应接近于钻杆无扣断面，以提高其承扭能力。且对墩粗部位进行检验，墩粗部位表面不准有起摺现象，内孔过渡部位要均匀，不得有突然隆起现象。焖火温度不低于 700。4、改善钻杆工作条
13、件、增加其使用寿命减小钻杆在孔内的弯曲，在钻孔中使用橡皮保护箍，以减小挠度，其安装位置可根据萨尔基索夫公式计算得出进行调整。并在正常钻进中使用钻铤来减小钻杆的弯曲，对超径较大的孔段及时进行处理，做好钻孔防斜工作，采用合理钻进参数，严禁盲目加压，钻进中，注意随时改变给进速度来消除钻具共振产生的疲劳破坏。5、提高泥浆性能和管理工作推广使用聚丙烯酰胺泥浆，根据孔内地层情况对泥浆性能进行调整，做好泥浆净化和管理工作，钻进复杂地层中，应随时调整泥浆，以增强其护壁能力。5三 卡、埋、烧钻事故的原因及预防措施在钻进过程中，因地层条件复杂，管理工作不完善，技术措施不当等因素造成卡、埋、烧钻事故。这类事故因情况
14、比较复杂，处理时难度大，时间长，往往处理不善时会造成事故加事故，使其恶化，轻则影响施工进度，重则使钻探进尺和管材报费。这类事故发生的主要关键在于泥浆质量的优劣和管理，现就其发生的原因及预防措施进行粗浅的探讨，以达到最大限度地减少和避免事故的发生之目的。(1)卡钻事故的发生原因卡钻事故往往发生在容易坍塌、掉块、缩径的不稳定地层。复杂的卡钻事故，钻具已不能回转和上下串动，阻力大多是事故粗径钻具上部，卡钻事故的类型主要有掉块卡钻，泥饼卡钻、井塌卡钻和缩径卡钻等，现实中以掉块卡钻和泥饼卡钻发生的次数最多，现就其发生的原因做一分析。1、掉块卡钻的原因掉块卡钻主要发生在复杂地层，当钻孔穿过的地层其节理裂隙
15、发育，岩石松散破碎，胶结性差，通水膨胀，漏水坍塌及松散的砂砾层时，因泥浆的质量较差，粘度小，触变性能差。切力小，致使钻孔孔壁稳定性差，不能有效地胶结，胶结性差的岩石及防止钻孔漏失产生的坍塌掉块，另外，钻进中，由于钻具稳定性差，回转时对孔壁产生“敲帮”现象，加之冲洗液冲刷以及钻进规程掌握不当，破碎地层盲目加大压力，快转速，从而增加了掉块、探头石的可能性而发生卡钻。2、泥饼卡钻的原因泥饼卡钻的部位常发生在渗漏性地层，由于使用失水量大的泥浆，钻进造浆能力强的岩层，岩粉不沉淀，在孔壁上形成一层琉松而粘滞性强又厚的胶粘泥饼，而这泥饼不能有效的封闭岩层孔隙。因此，泥浆失水量不能抑制，泥皮不断加厚，此时，若
16、不经常活动钻具，其钻具与这种粘滞性高的泥皮接触则泥浆控压差作用在钻柱上造成卡钻。(2)埋钻事故发生的原因埋钻事故大多发生在孔底，主要是岩粉沉淀或是孔壁坍塌，流砂将粗径钻具埋住，一般单纯埋钻的事故较少，多数由于其它孔内事故引起埋钻事故较多，埋钻的主要原因有以下几点：1孔内岩粉过多，由于泥浆质量不高，性能不好，当进尺较快及钻进松软地层时，产生大量岩粉，这时加上水泵排水量不足，使岩粉不易排出孔外，当停泵时，岩粉很快下沉而将钻具陷于孔底。同时，松散地层的坍塌也是埋钻发生的原因。62停泵时间过长，又没把钻具提到安全孔段，结果岩粉下沉将钻具埋住。3在松散岩层钻进时，泥浆净化较差，失水量大含砂量多，盲目采用大泵量、大压力、高转速，则由于冲洗液的冲刷和钻具振动，致使孔内岩粉大量增加，加上泥浆质量差使岩粉不能徘到孔外而发生沉淀，造成埋钻事故。(3)烧钻事故的原因在钻进中，由于孔底钻头得不到冲洗液的冷却，与岩石和孔壁不断摩擦产生高温，使钻头与孔壁，岩心烧结一体，此时冲洗液循环终止，钻具不能回转提动，烧钻事故的
