钻孔事故的处理 - 图文(8)

2020-06-07 14:31

卷筒的情况下,代替柴油机或中间轴一级人力打吊锤,差速式打吊锤机的结构如图8-34所示。差速式打吊锤机实际上时割中间传动机构,利用差速机构代替中间轴(或柴油机)打吊锤。使用时把它安装在钻机和柴油机之间,绳子连接方法如图8-35所示。即一头栓卡于升降钢丝绳上的适当位置;另一头绕过飞轮,在飞轮撒谎那个缠绕两圈,再通过两个导向滑轮,最后用绳卡固定于卷筒上。击打时,主要是通过操纵杆,使锥鼓离合器于卷筒结合,吊锥便可向上冲打。

图8—33 利用钻机付卷筒打吊锤示意图

1—打箍 2—吊锤 3—钻杆夹持器 4—付卷筒 5—拉绳

图8—34 差速式打吊吊锤机构结构示意图

1—操纵杆 2—刹车轮 3—刹车带 4—差速器 5—皮带轮 6—飞轮7—钢丝绳 8—导向轮绳 9—锥鼓离合器 10—卷筒 11—拔叉

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图8—35 差速式打吊锤机连接方式示意图

1—柴油机 2—皮带 3—吊锤机皮带轮 4—飞轮 5—吊锤机 6—钢丝绳

7—钻机升降机 8—钻杆 9—吊锤 10—天轮

(五)钻具于孔壁直接挤夹的处理

首先用升降机起拔,但不要回转钻具。因为孔内钻具回转,钻头位置发生变化,可能在孔壁刻出沟槽,增加了上提的阻力。如升降机起拔不动时,可根据具体情况用打、顶等方法处理

(六)岩心夹钻的处理

岩心夹钻一般挤夹力不大,用升降机强力起拔,串动钻具,待有了活动间隙之后,开车回转钻具即可解除。再重新扫孔,将甩出的岩心套入钻头内,就可正常钻进。

(七)“键槽”卡钻的处理 应在发现孔壁有“键槽”的迹象后,立即进行纠斜,接长岩心管进行扩孔,消除“键槽”。钻进时用带反钻头的钻具或用带铣刀刃的岩心管接头,在有被卡象征时,即开车向上扫,破坏“键槽”。有时还应下入套管隔离“键槽”。发生“键槽”卡钻后,用提、打、顶的方法往往无效,有时可改用小一级的钻具钻进。

(八)套管鞋部卡阻钻具的处理

用与事故岩心管同径的岩心管短节,将其下端加热打成收缩状,作成一导正器,顺钻杆将导正器投入孔内,投入之前孔内粗径钻具必须升到套管鞋附件。这样,导正器收缩口即插入取粉管上端,而导正器尾部仍在套管内,下部粗径即可顺利提出。

为了根除卡阻钻具的后患,必须将套管柱调正,或将套管起出改用合格管鞋后重新下入。 (九)岩粉“悬桥”卡钻的处理

首先应增大冲洗液量并尽量使钻具不停止转动,一般通过该冲洗液冲洗,串动和回转钻具可以消除。如卡阻较严重,既蹩车又蹩泵,则可反掉“悬桥”上部的钻杆,下同径钻具扫孔,消除岩粉障碍后,再下丝锥捞取下部钻具。

(十)泥皮粘附卡钻的处理

采用碱水浴时简单而成本低的有效办法。所谓碱水浴就是用2%~3%的纯碱水注入孔内,

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侵泡事故钻具。在压入碱水的过程中,应辅以串动和回转钻具。一般几小时后,即可解卡。

第六节 钻具折断、脱落、跑钻事故的预防与处理

钻具折断是指在钻进过程中,孔内钻杆、岩心管和各种接头的折断。钻具脱落事故是指钻具的各连接部份丝扣的滑扣,如钻杆与接头脱扣,岩心管与钻头脱节等事故。跑钻,是指起下钻过程中,钻具掉落孔内的事故。此类事故是钻探施工中最容易发生的一种。一般情况下,如果孔壁稳定,孔内清洁,这种事故很容易处理。但是,如果孔内情况复杂,处理方法不当,也很容易出现“事故套事故”的现象。如孔壁岩层坍塌掉块,造成钻具断脱加卡夹;因孔内岩粉,钻粉多,处理时间长,造成钻具断脱加陷埋;事故发生在特大超径孔底或溶洞中,事故头难以找捞;因跑钻而同时形成夹钻事故;断脱成数节落入孔内,形成“插钎”事故等等。上述各种情况,都增加了事故的复杂性,使处理工作困难。所以,对于钻具断脱、跑钻事故应十分重视,严格防止。一旦发生后,要及时、正确地处理。

一、事故发生的原因

1.钻杆折断的原因 钻杆柱在孔内工作时,工作条件比较恶劣,在孔内实质上形成一个长而细的弹性和柔软性非常好的“弹性线条”。同时,钻杆柱在孔内工作时,承受拉、压、扭转,冲击转动等荷载,处于比较复杂的应力状态。因此,一旦某一断面上的合成应力超过了它的强度极限,就会发生钻杆折断。

钻杆折断的主要原因有:

(1)钻杆在钻进和提升时,所受压力、扭力、拉力过大;如钻孔弯曲,孔底不清洁,加压过猛等,均能引起钻杆折断。

(2)钻进中发生掉块卡钻、钢粒夹钻、烧钻、埋钻等事故时,钻具回转阻力增大,可能造成钻具折断。

(3)处理事故时,往往因强力起拔,造成钻具折断。

(4)钻杆在孔内工作条件不正常 如钻杆本身不直,回转阻力很大;钻孔严重弯曲,钻杆回转蹩劲;钻杆直径与孔径相差悬殊,特别是严重超径孔段(如大溶洞、大裂隙、老窿等),都会造成钻杆折断。

(5)钻杆维护保养不好,造成弯曲、丝扣损坏或其它暗伤,以及使用中严重磨损或有裂纹等缺陷,在使用时检查不严,没有及时更换,一旦钻进中遇到较大回转阻力,就很容易在薄弱处扭断。

(6)钻杆加工质量不合要求 如锁接头与钻杆丝扣锥度不一致;钻杆和岩心管同心度偏差过大造成过于弯曲;车丝扣退刀槽过深;接头中心镗孔过大;钻杆墩粗不合格和热处理不当等,都会降低钻杆强度,使用时容易发生折断,脱扣等事故。

2.粗径钻具折断的原因

(1)钻孔不直 由于地层和操作方面的问题,使钻孔产生急骤的弯曲。粗径钻具在通过弯曲处时发生折断。因钻杆柱回转扭力作用,使粗径钻具曲折处的丝扣断裂。

(2)岩心管管壁磨薄 岩心管外径磨薄的丝扣部份强度减弱,钻进中遇到较大的回转阻力,就会在薄弱处扭断。

(3)钻具丝扣加工有缺陷,丝扣不合 分批加工或来自不同加工单位的各种钻具丝扣,

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往往加工质量不一。连接后可能有过松或过紧的现象,实际上不是全部丝扣吃力,产生应力集中,而引起折断。或者连接后不同心,使钻具弯曲或不直,使用时受力过大变容易折断。

3.钻具脱落的原因 钻具脱落包括丝扣脱节、甩钻、跑钻造成的脱落。其原因有: (1)钻具丝扣配合不当,连接后过松或过紧;丝扣部份保护不良;丝扣未对正即强行扭接,造成丝扣变形、早期磨损、发生凹痕等现象,使钻杆与接头丝扣配合松弛,出现滑扣使钻具脱扣。

(2)遇有突然蹩车,上部钻杆倒转,造成钻头脱扣。

(3)孔内蹩车厉害,钻杆强行回转时,扭力超过了钻杆强度即发生折断。一旦折断,钻杆中储存着很大的惯性力,断头上部的钻杆转得比立轴快,产生转速差,卸脱钻杆。有时可能在几处卸开,造成甩钻“扦插”事故。

(4)升降机钢丝绳的拧转方向不适合(向右扭转),在下钻时承受负荷之后向左反转,将孔内部份钻杆回扣,造成脱落事故。

(5)钻具未到底,悬空转动,甩脱钻具。

(6)操作不慎,下钻过猛,墩脱提引器;或垫叉夹持不牢;升降系统失灵;丝扣连接不紧,均造成跑钻。

二、事故的征兆

1.钻具折断前的瞬间,阻力突然增大,待折断后阻力又突然减小。如果钻机配有扭矩表,通过扭矩表的明显变化可以反映出来。钻具折断前,扭矩明显增大,而折断后,扭矩突然降低。亦可以通过发动机声音、电流表指针、皮带跳动等明显变化判断。如钻具折断前,机器运转音沉重;电流表指针突然升高;带跳动激烈;或呈凹陷运转,机上钻杆转数降低,钻具折断后,钻具回转阻力突然减小,转数又提高。

2.钻具重量减轻,通过给进手轮、压力指示器、指重表可以反映出来。钻具折断后,如果断点在孔内钻具的中和点之上,压力表指针会迅速下降;如果断点在钻具中和点之下,则压力表指针可能升高。这种情况在折断后上部钻具发生垂直方向活动时就会反映出来。称重钻具时,压力表读数都会小于钻具全部自重。提动钻具时,比较轻松,回转也轻快,特别是断点越靠近上部越明显。

3.泵压降低,水泵压力表指针突然下降。而且,返回冲洗液逐渐变清。因钻具断脱后,冲洗液从断口流出而返回地表,液流阻力减小,因而压力表指针骤然下降。由降低的多少可以粗略估计钻具折断部位,降低的越多,折断的部位越接近孔口。

4.钻速变化异常 钻具断脱后,若断头没有错开,则动力机运转轻松,不进尺并有磨铁声音,如果断头横向错动,上部钻杆会从下部断头侧部突然下降,造成进尺加快的假象。但当接头互相接触挤卡时,会产生间隙蹩车现象。如果钻杆在接近岩心管处折断,钻杆下降后,能插入取粉管内,继而发生蹩泵或跳动现象。减压钻进时,钻具上部折断会造成立轴向上升的情况。

如果粗径钻具因丝扣断裂或因丝扣胀大而滑丝松脱后,继续加压钻进,材质比较软的地方,可能被磨削成叉口、劈开。在立轴旋转时,仍感觉有进尺

5.钻杆脱扣,岩心管、钻头脱落时,有磨铁的声音。钻具断脱前后,有时几种现象同时表现出来。上述几点,只是主要征兆。因此,在生产过程中,操作者必须集中精力,才能正确判断孔内情况。

三、事故的预防

(一)提高管材加工质量

目前我国岩心钻探用钻杆、岩心管、套管及其连接件的钢级为DZ40-DZ95。推荐的钢

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种有40铬、42铬钼、40锰2、40锰硼、35锰钼钒、45锰钼硼等。交货状态为热轧态或退火态。因此,在使用前,必须采用正确的加工和处理工艺,以保证其性能符合钻探工作的需要。其加工和处理程序是,钻杆两端墩粗加厚之后再进行整根钻杆的热处理(正火或调质),以达到性能一致,然后进行机械加工。

墩粗以前,应将管头车齐。墩粗时加热温度不得超过850~1170oC,加热次数不多于3次为宜,厚度不小于10~11mm。内径过大,外径不足会降低螺纹部分的强度;内径过小,外径过大,增加加工余量,浪费材料。加厚部分长度不小于110~120mm,过短会影响螺纹部分的强度。

机械加工时,钻杆与其接头的螺纹,必须按设计要求精密加工,特别要注意其同心度。内加厚钻杆之接箍两端螺纹的同轴性偏差在任一端面间不大于0.5mm,在一米长度内不大于1.5mm。外加厚钻杆之接箍不大于0.75mm,在一米长度内不大于2mm。螺纹加工好以后,必须用螺纹环规和塞规进行检查,螺纹表面光洁度不小于Δ5。螺纹配合应当精密,推刀槽不得深于螺纹底径,螺纹长度和锥度都要合格,钻杆连接后,中心线应一致,其弯曲度每米不得超过1mm。

(二)加强管材维护管理

1.各种管材、接头和接箍,均须按新旧程度分批、分组使用,较差的应用于孔壁稳定的浅孔或钻孔上部。磨损程度不同的钻杆,如果混用,将使钻杆早先折断。过度磨损的钻具管材,应及时调换。

2.钻杆使用时,应往丝扣上涂以专用的丝扣油。丝扣油可用机油(43%)、石墨片(50%,羊油脂(5%)和苛性碱(2%)配制,均匀涂抹在丝扣上。这样就能起到润滑、封闭、防锈、防蚀的作用,提高丝扣的使用寿命。

3.保管堆放时,管壁及丝扣部分必须涂浓机油或润滑脂。

4.平时要防止摔弯敲扁,过弯的钻具要及时校直。机场人员应利用起下钻、校正孔深和搬迂等时间检查各种管材,不能凑合使用。

(三)严格遵守操作规程

1.正确控制钻头压力,不得盲目加大钻压。当钻具总重量超过的孔底钻头所需压力时,要及时减压钻进。

2.要均匀加压,不应忽大忽小。在复杂地层中钻进时,如破碎、裂隙发育地层,应当降低压力和转数。

3.扫孔、扩孔、扫脱落岩心或残留岩心时,压力要小,转数要低,给进要慢,以免阻力过大,扭断钻杆。

4.减压钻进时,开车前,必须先将钻头提离孔底。 5.孔内岩粉过多,阻力过大时,不得冒然开车。

6.施工过程中,要注意保持钻孔允许的弯曲度,防止处理事故或下偏斜器后孔身发生急弯。

7.不得使用过度磨损、有缺陷或裂纹、过度弯曲、不同心的钻具。

8.用千斤顶起拔钻具时,应力求缓慢均匀,顶拔力要平稳,有间歇地增加。 9.钻具各连接部分丝扣要对正并拧紧。

10.认真检查升降机的制动装置、提引器、夹持器、钢丝绳等是否工作可靠,发现问题应及时处理。操作升降机人员应与孔口、塔上人员紧密结合,互相关照,动作协调。以免发生跑钻事故。

(四)采用钻杆胶箍

胶箍实质上时一种稳定器,它紧紧地套住钻杆上,并和钻杆一起回转。它能保护钻杆及接头,减少磨损;并使钻具工作稳定,减小半波弯曲的绕度,改善钻杆受力状况。胶箍规格

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