淺談水文地質(zhì)鉆探事故處理

李孔榮

吉林省四平地質(zhì)工程勘察院，吉林 四平 136001

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淺談水文地質(zhì)鉆探事故處理

李孔榮

吉林省四平地質(zhì)工程勘察院，吉林 四平 136001

本文根據(jù)水文地質(zhì)鉆探經(jīng)驗，系統(tǒng)地總結了孔內(nèi)事故的種類和各類事故的處理方法，對如何作好水文地質(zhì)鉆探工作，多快好省地鉆鑿供水管井，提高經(jīng)意效益，避免損失，具有一定的參考價值。

水文地質(zhì)鉆探；塌孔；卡鉆、埋鉆；鉆具折斷與脫落；孔斜；井管斷裂；鋼絲繩折斷

0 引言

地下水主要埋藏在地下砂類地層、砂巖類地層以及斷裂構造帶中，是在漫長時間里通過滲流作用形成于含水層中的，在大多數(shù)情況下，其水質(zhì)都要優(yōu)于地表水，是生活用水的首選水源，是生產(chǎn)用水的補充水源。

無論是含水層還是含水系統(tǒng)，無論是孔隙水、裂隙水還是巖溶水，地下水都有其特有的賦存空間，這類空間，孔隙、裂隙及地質(zhì)構造都很發(fā)育，在這類地層鉆進成井，事故常常發(fā)生是在所難免的，如何處理水文地質(zhì)鉆進中的這些孔內(nèi)事故是很重要的，對我們加快施工進度，避免經(jīng)濟損失，提高經(jīng)濟效益都是有意義的。

1 坍塌事故

坍塌事故主要發(fā)生在第四系、新近系和古近系地層，以及新近的填土場地和構造破碎帶中。巖性主要為亞砂土，粉砂、細砂、粗砂、礫砂、卵礫石層等，新近系和古近系的粉砂巖、細砂巖等類地層也極易坍塌，雖然成巖了，但大多數(shù)情況下，膠結很弱，甚至無膠結，在循環(huán)水流的沖擊下，均呈砂狀。同時新近系和古近系地層中某些泥巖也很容易坍塌，例如，通榆地區(qū)，新近系和古近系中有一段灰白色泥巖，非常容易坍塌，如果對該地區(qū)地層不了解的話，常常會受到意想不到的損失。

（1）當孔內(nèi)發(fā)生崩塌時，應先將鉆具提離孔底，并盡快將全部鉆具提離孔外。

（2）處理事故前，應先查明坍塌的深度、位置、坍塌地段的地層、孔內(nèi)泥漿指標和淤塞情況等，確定坍塌原因。

（3）當坍塌發(fā)生在孔口時，對沒有安設護口套管的孔，應立即安裝護口套管，對已安裝護口套管但不符合要求的，應重新安裝，護口套管底部一定要進入較堅硬密實的地層中，套管和孔壁間隙要用優(yōu)質(zhì)白土搗實，或者用水泥固定好，這很重要，如果不這樣做，可能套管會失去應有的作用。

（4）當坍塌發(fā)生在孔上部含水層時，應下套管隔離坍塌地層，并用粘土封閉，清除孔下部的坍塌物、調(diào)整孔內(nèi)泥漿的密度和粘度后繼續(xù)鉆進。

（5）當坍塌發(fā)生在孔下部含水層時，應調(diào)整泥漿密度和粘度進行處理。當調(diào)整泥漿指標不能排除事故時，應將坍塌部分用粘土全部填實，調(diào)整泥漿密度后重新開孔鉆進。

（6）對于松散地層的塌孔，很多情況下，我們用亞粘土（也叫粉質(zhì)粘土），把鉆孔全部填滿，間隔24 h或者更長的時間重新開鉆。注意，亞粘土中的含砂量要小于10%，感官鑒別就是用手捻摸，沒有砂感才行，如果有砂感，使用本辦法后，效果大打折扣。

（7）在填礫過程中，當泥漿外流造成孔井坍塌時，應先在管外用直徑50 mm導管注入泥漿沖洗坍塌物，再將鉆桿活塞下入井內(nèi)，封閉孔口，由上而下依次向各層濾水管上部壓注泥漿，使泥漿通過濾水管從井管外攜帶坍塌物流出，直至最下層濾水管。

2 卡鉆和埋鉆事故

2.1 沖擊鉆卡鉆

（1）上部卡鉆時，不應強提，應松開鋼絲繩將鉆具下放，待卡鉆部位松動后再上提。

（2）下部卡鉆時，不應強提及反打，應繃緊鋼絲繩，用力搖晃的同時上提解卡，處理無效時，宜采用多輪滑車、千斤頂或杠桿等上提處理。

（3）對于巖石塊、雜物墜落等導致的卡鉆，不應強提鉆具，應使鉆具向孔下部移動，鉆頭離開墜落物后再上提鉆具。

（4）對于縮孔導致的卡鉆，應向上小沖程反沖，邊沖邊提，直到提出鉆具。

2.2 回轉鉆進卡鉆

（1）對于松散地層鉆進形成“螺旋體”井壁而造成的上部卡鉆，應先使鉆具降至原來鉆進位置，再回轉鉆具，邊轉邊提，直到提出鉆具。

（2）對于縮孔造成的卡鉆，應采用反鉆方法邊鉆邊提

（3）對于基巖中卡鉆，不應中斷泥漿沖孔，應加大提升力，提拔鉆具或用千斤頂、絞車提出鉆具。處理無效時，應采用提打吊錘振動方法或卸扣套鉆方法進行處理。

回轉鉆進卡鉆事故發(fā)生后要做好以下工作，為順利解除事故創(chuàng)造條件：

第一維持井孔循環(huán)暢通?？ㄣ@后一旦出水口或循環(huán)空間被堵，就失去了浸泡松扣的可能，并誘發(fā)塌孔和砂橋的形成，加重卡鉆事故處理的難度。

第二保持鉆具的完整性?？ㄣ@后，在提拉、扭轉鉆具時，不能超過鉆桿的允許拉伸負荷和允許扭轉強度。一旦鉆桿被拉斷或扭斷，斷口不齊，會增加打撈難度，同時下部鉆具斷口會被鉆渣和井壁落物堵塞，給打撈作業(yè)造成極大困難。

第三切忌將鉆桿螺紋扭得過緊。連接螺紋緊扣后，將會給卸扣造成困難，也可能造成打撈工具損壞，延長吃力時間。

2.3 埋鉆事故

埋鉆事故可分為巖粉埋鉆、塌孔埋鉆和懸擠埋鉆。埋鉆事故多發(fā)生在松散破碎地層和鋼粒鉆進過程中。

（1）埋鉆事故處理時，應先調(diào)整泥漿指標參數(shù)或下套管穩(wěn)定孔壁。

（2）當埋鉆嚴重時，宜先用空氣壓縮機、泥漿泵或抽筒清除上部沉淀物后，再上提鉆具。

（3）上提無效時，宜使用千斤頂起拔?？妆诜€(wěn)定時，宜在頂起過程中配合使用空氣壓縮機、泥漿泵沖洗。

（4）施工現(xiàn)場應備有常用的事故處理工具，以便于能夠安全、快捷、科學、經(jīng)濟地處理事故。

（5）振擊解卡工具是結構較為復雜的事故處理工具，主要用于鉆具被卡后提供撞擊力，使被卡鉆具松動而解卡。與上提下放活動鉆具的區(qū)別在于振擊器提供了強大的動能，并將這種動能在極短的時間內(nèi)轉換成撞擊力施加給卡點。振擊解卡工具的種類，根據(jù)用途分為解卡振擊器和隨鉆震擊器，根據(jù)加放位置不同分為地面振擊器和井下振擊器，根據(jù)原理不同分為液壓振擊器和機械震擊器，根據(jù)作用力方向不同分為上擊器和下?lián)羝鞯取?/p>

（6）倒扣、切割工具是浸泡、振擊之后仍不能解除卡鉆的條件下進一步處理事故程序。外切割和倒扣一般用于被卡的鉆頭或鉆鋌，而內(nèi)切割一般用于管徑較大的被卡管鉆具，如套管等。自由段管鉆具的處理一般采用原管鉆具轉盤倒扣。對被卡段管鉆具只能采用正扣鉆桿套銑，使用反扣鉆桿帶反扣公錐倒扣。

3 鉆具折斷事故和鉆具脫落事故

進行水文地質(zhì)鉆探，或者鉆鑿供水井，由于終孔孔徑較大，鉆桿折斷和鉆具脫落會常常發(fā)生。

（1）打撈斷落鉆具前，應分析事故鉆具的部位、深度、靠壁狀況，并宜下入打印器探測。打印器是一段長0.1 m的短套管，裝在異徑接頭上，把段套管外用薄鐵皮裹上，然后注入融化蠟水或瀝青，使蠟水或瀝青高出套管口10～20 mm，待凝固后把鐵皮拆掉即成，其主要作用是為了探明鉆桿或接頭斷脫情況。

（2）事故處理宜采用撈鉤、公母螺紋錐套、抽筒活門卡或鋼絲繩套等打撈工具，確認接上或套住斷落鉆具后再上提。

（3）當打撈工具已套上斷落鉆具但上提不動時，可按卡鉆或埋鉆事故處理方法處理。

（4）當斷落鉆具倒靠孔壁時，打撈工具上應帶有導向裝置。

（5）當小型工具、物件落入孔內(nèi)時，應先將孔底的沉淀物清楚，再采用磁力打撈器、帶彈簧卡片的巖芯管、抓筒或抽筒等器具撈取。

（6）打撈是以現(xiàn)場實際經(jīng)驗為基礎的，打撈作業(yè)人員對鉆井工藝技術應有深刻的了解，要掌握好各種打撈工具的工作原理和操作方法。常用的打撈工具有：公錐、母錐、反絲鉆桿、卡瓦打撈筒、卡瓦打撈矛等，常用的井底落物打撈工具可采用“一把抓”、打撈杯、打撈籃、磁力打撈器等。

4 孔斜

（1）對于基巖中回轉鉆進孔斜可采用扶正器法、灌注水泥法進行糾斜。扶正器法：在粗徑鉆具上部加扶正器，把帶合金鉆頭的粗徑鉆具放到鉆孔偏斜的位置修孔。灌注水泥法：在鉆孔偏斜起始處以下部分灌注水泥砂漿，凝固后再在鉆孔偏斜起始處重新鉆進。

（2）對于松散地層中回轉鉆進鉆孔糾斜可采用擴孔法、導正法。

擴孔法：采用大于原鉆孔直徑的鉆頭進行擴孔，操作時應輕壓、慢轉，慢進尺。

導正法：在鉆孔的上部加導正裝置對鉆具進行糾斜。

（3）對沖擊鉆進鉆孔糾斜可采用修孔法、擴孔法、回填法。

修孔法：采用與原鉆進相同直徑鉆頭進行補焊后，下入已偏斜孔段上部以小沖程、緩慢向下沖擊修孔。

擴孔法：先對鉆頭進行補焊，使其切削刃、摩擦刃大于鉆孔偏斜段鉆孔直徑，再放至孔斜段的上部進行沖擊擴孔糾斜。

回填法：先用與鉆孔偏斜部位地層相近的黏土或碎石回填至偏斜段的上界、再下入鉆具重新鉆進。

（4）后導糾斜：在一次成孔的鉆孔中發(fā)生孔斜采用，即在鉆頭的上端裝數(shù)個直徑略小于鉆頭的導正圈，將鉆具下至空斜段以上數(shù)米開始鉆進。操作中應采用輕壓、慢轉，自上而下反復掃孔，直至鉆具上下無阻為止。

（5）前導糾斜：在擴孔鉆進中，因變徑造成孔斜時采用。在擴孔鉆頭的下端接上適當長度的小徑導正鉆具，當鉆具下入鉆孔后，讓小徑鉆具導入原小徑鉆孔，然后輕壓、慢轉鉆進掃至鉆孔底，將小徑鉆具卸掉，再用擴孔鉆頭掃至鉆孔底部。

（6）當輕度偏斜時采用修孔法，沖擊時應少松、勤松鋼絲繩，穩(wěn)打慢放，防止鉆頭在孔內(nèi)晃動，當鉆孔呈漏斗形（上大下?。┯幸欢ㄆ露刃纬煽仔睍r采用擴孔法，當鉆孔彎曲較大時采用回填法。

5 井管斷裂與破裂事故

（1）處理井管斷裂事故時，應先將斷口以上井管提出，對井管損壞部位進行整修，并在上部井管的下端接喇叭導正管，下入與下部井管斷口對接，再在管外用水泥漿或黏土球封閉固定。

（2）當井管破裂時，應根據(jù)破裂口位置選用處理方法。對于上部破裂口宜采用管外灌漿法處理，對于下部破裂口宜采用管內(nèi)灌漿法處理，當破裂位置接近變徑接頭時，可在變徑接頭處下入一段直徑小于破裂井管內(nèi)徑的鋼管，鋼管的上下端用橡膠法蘭與井管對接吻合封閉。

（3）當井管脫落或井管斷裂后掉落鉆孔內(nèi)時，宜采用砂、石填塞撈取井管法、絲錐撈取井管法或打撈斷落鉆具方法處理。當套管在鉆孔中提斷時，宜采用內(nèi)、外卡工具卡取或采用處理埋鉆方法處理。

6 鋼絲繩折斷事故

（1）當鋼絲繩折斷脫落到孔內(nèi)時，應采用鋼絲繩（2）撈取時，應將撈針或撈鉤用鉆桿送入孔內(nèi)，插入卷曲的鋼絲繩中轉動，使鋼絲繩牢牢地纏繞在撈針或撈鉤上，再上提將鋼絲繩帶出孔口。

單角、雙角撈針或特制撈鉤撈取。

［1］ CJ/T13—2013，供水水文地質(zhì)鉆探與管井施工操作規(guī)程［S］.

［2］ 《水文地質(zhì)手冊》編寫組.水文地質(zhì)手冊［M］.北京：地質(zhì)出版社，1978.

［3］ 湯風林.巖芯鉆探學.［M］ 武漢：中國地質(zhì)大學出版社，1997.

［4］ 王文臣.復雜地層鉆進沖洗液及堵漏培訓教材［Z］. 吉林建工學院，2009

Discussion on the treatment of hydrogeological drilling accident

LI Kong-rong
Siping Geological Engineering Investigation Institute of Jilin Province， Siping 136001， Jilin， China

According to the hydrogeological drilling experience， the writer systematically summarizes the inner hole accident type and the processing method of all kinds of accidents， It has a certain reference value on how to prepare the hydrogeological drilling work， better and more economical to drill water wells， to improve the economic benefi ts and to avoid losses.

hydrogeological drilling； hole collapse； sticking of tool； build up in the hole； drill break and fall off； hole deviation； fracture of well tube， wire rope breaking

P634.8

B

1001—2427（2015）03 - 120 -3

2014-12-05；

2015-09-10

李孔榮（1966—），男，吉林四平人，吉林省四平地質(zhì)工程勘察院工程師.