地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故處理分析

李 江

（江西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西北大隊(duì)，江西 九江 332000）

某地質(zhì)巖心鉆探施工項(xiàng)目ZK2562號孔鉆孔設(shè)計(jì)深度為823.56m，鉆孔設(shè)備為XY-6鉆機(jī)、BW250型泥漿泵。一開采用φ120mm合金鉆頭開孔，下鉆進(jìn)60m后下入φ118mm套管。二開采用HQ繩索取芯鉆具，鉆進(jìn)140m后下入φ99mm鉆桿。隨后利用NQ繩索鉆芯鉆至終孔。泥漿主要采用聚乙烯醇無固相聚合物泥漿。在該地質(zhì)巖心ZK2562號孔鉆探施工過程中出現(xiàn)了一起吸附卡鉆事故，本文對該起事故進(jìn)行了分析，具體如下。

1 地質(zhì)巖心鉆探施工中的吸附卡鉆事故

為平衡壓力，某地質(zhì)巖心鉆探施工項(xiàng)目ZK2562號孔主要采用泥漿護(hù)壁法，在鉆進(jìn)至725.65m時(shí)開始上提內(nèi)管去除鉆芯，內(nèi)管在提升至孔口3.8m位置無法順利提拉。通過多次向縱方向竄動(dòng)才可以提出內(nèi)管。且在提出內(nèi)管后，發(fā)現(xiàn)其報(bào)警橡膠圈周邊分布著密實(shí)的泥皮。隨后清理內(nèi)管泥皮，并關(guān)閉鉆移車。再次投入內(nèi)管后，發(fā)現(xiàn)泥漿循環(huán)及泥漿泵泵壓恢復(fù)正常，孔內(nèi)回轉(zhuǎn)阻力增加，但孔內(nèi)鉆桿上升量維持在0.14m左右，由此確定該鉆具被吸附卡死。

2 地質(zhì)巖心鉆探施工中吸附卡鉆事故處理方案

2.1 上提下放活動(dòng)鉆具

從外在層面進(jìn)行分析，造成該鉆孔粘附的主要原因是地層孔隙壓力、泥漿液柱壓力壓差過大。這主要是由于同一鉆探孔內(nèi)地層孔隙壓力梯度不統(tǒng)一導(dǎo)致泥漿液柱壓力增加，甚至超出鉆桿柱另一側(cè)地層空隙壓力，最終致使鉆桿柱、鉆孔壁接觸面積不斷增加，出現(xiàn)吸附卡鉆事故。基于這一原因，在該事故出現(xiàn)以后，首先，施工人員可以選擇大于鉆具自重的升降機(jī)拉力，進(jìn)行鉆具的上提下放作業(yè)，避免鉆具卡死[1]。若前期鉆具上提下放操作無法發(fā)揮良好效果，施工人員還可以適當(dāng)增加拉力、扭矩，對吸附卡固的鉆具進(jìn)行劇烈拉放，并適當(dāng)左右轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)向鉆孔內(nèi)強(qiáng)制輸送循環(huán)泥漿。結(jié)合鉆具拉動(dòng)力的適當(dāng)增加，可以解除鉆具卡鉆狀態(tài)。上述方法主要是利用鉆桿在上提、下放、轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的伸張、收縮、振動(dòng)效果，促使泥漿在鉆孔內(nèi)進(jìn)行橫方向劇烈沖擊，進(jìn)而致使鉆具、濾餅瞬間形成小縫隙，破壞兩者接觸面。需要注意的是，若升降機(jī)提升能力不足，則可以借助吊車、千斤頂，增加升降機(jī)拉力。

此外，若上述方法無法有效處理卡鉆事故，施工人員應(yīng)經(jīng)鉆桿向孔底部施加壓力。以促使鉆桿在孔內(nèi)處于彎曲形變狀態(tài)，最大限度縮小兩者接觸面積，避免摩擦力擴(kuò)大導(dǎo)致吸附卡鉆程度加劇。

2.2 注解卡劑油泡解卡

從內(nèi)在層面進(jìn)行分析，造成該孔鉆粘附的主要原因是泥漿固相顆粒吸附、泥漿靜止沉積等導(dǎo)致孔壁上存在較厚的濾餅。再加上泥巖為親水物質(zhì)，在被水浸潤之后會泥漿中固相顆粒表面沉積速度會不斷增加，導(dǎo)致地質(zhì)巖心鉆探中出現(xiàn)的內(nèi)管泥皮問題無法徹底解決。基于這一原因，為了破壞濾餅與鉆具的粘附力，可以利用原油浴解卡鉆處理法，將天然原油、柴油依據(jù)2/1的比例，混合均勻。隨后在泥漿泵的高速壓迫下進(jìn)入卡鉆孔位（一般高于卡鉆位置50m～100m左右）。由于原油表面張力較小且附著力較強(qiáng)，可以在泥漿泵高壓力驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入泥皮（/濾餅）粘附顆粒周邊，破壞泥皮（/濾餅）、鉆具粘附力，達(dá)到解除鉆具卡鉆狀態(tài)的目的。需要注意的是，在解卡劑量確定時(shí)，可以根據(jù)固定公式，結(jié)合所需油量、鉆孔直徑、鉆桿內(nèi)外徑及外環(huán)空原油上升高度、鉆桿內(nèi)原油高度確定。即：所需原油量=0.785＊（鉆桿直徑2-鉆桿外徑2）＊外環(huán)空原油上升高度+0.785＊鉆桿內(nèi)徑2＊鉆桿內(nèi)原油高度。需要注意的是，在注射完畢原油解卡劑之后，可以每間隔60min向鉆孔內(nèi)泵入21.0L的泥漿，以促使鉆桿內(nèi)的原油解卡劑涌出，為環(huán)空原油解卡劑的補(bǔ)充提供充足空間。在浸泡15h～20h之后，若孔底壓力表指針出現(xiàn)明顯下降，且指針指向與孔內(nèi)鉆桿柱自重大體一致，鉆桿標(biāo)記位置明顯上升，可以確定被吸附卡鉆桿已解除卡鉆狀態(tài)。此時(shí)，可以將孔內(nèi)原油解卡劑全部排出，并泵入正常鉆進(jìn)用泥漿[2]。

此外，若注解卡劑油泡解卡方法無法發(fā)揮有效效果，施工人員還可以利用堿水的重要效能。在出現(xiàn)吸附卡鉆問題后，向卡鉆點(diǎn)注射2.0%左右的純堿水，對卡鉆點(diǎn)進(jìn)行水浴處理。一般用純堿水對卡鉆點(diǎn)水浴處理10h左右可以有效降低泥漿粘附性，解除鉆具卡鉆狀態(tài)。且由于2.0%左右的純堿水并不會破壞孔內(nèi)泥漿，在鉆具提出后泥漿還可以繼續(xù)使用，整體經(jīng)濟(jì)效益較高。

2.3 倒扣及套銑處理

在上提下放活動(dòng)鉆具、注解卡劑均無法發(fā)揮良好作用時(shí)，施工人員可以選擇倒扣、套銑的處理方法。即采用大于卡點(diǎn)鉆具重量的提拉力，將鉆具倒扣至卡鉆吸附位置（鉆桿與孔壁中和點(diǎn)接近卡點(diǎn)位置）。隨后將卡鉆物完全清除之后，進(jìn)行套銑作業(yè)。需要注意的是，在倒扣處理階段，為了保證鉆桿穩(wěn)定完整性，可以利用鉆桿所允許扭轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算公式，對倒扣時(shí)鉆桿扭轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行適當(dāng)限制。其中鉆桿扭轉(zhuǎn)圈數(shù)=扭轉(zhuǎn)力/鉆桿卡固深度。

此外，若倒扣及套銑處理仍然無法解決該地質(zhì)巖心勘探孔中出現(xiàn)的鉆具吸附卡固情況，可以從節(jié)能增效視角入手，選擇卡鉆偏斜處理方式。即在倒扣反鉆具達(dá)到一定深度后，采用偏斜的方式，選擇制作長度超出4.0m且偏斜角度超出2.50°的偏斜器。隨后在保證卡鉆孔內(nèi)無多余雜質(zhì)的情況下，進(jìn)行偏斜器下放作業(yè)。同時(shí)為了避免偏斜器偏移，在偏斜器下放階段可以向孔洞內(nèi)加入足量的碎石，以達(dá)到固定偏斜器的目的。

3 結(jié)論

綜上所述，在我國地質(zhì)巖心勘探作業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，不同類型鉆探技術(shù)得到了一定的優(yōu)化提升，在鉆探階段吸附卡鉆施工出現(xiàn)概率也不斷提高。為了最大限度降低吸附卡鉆事故對整體勘探作業(yè)的影響，施工人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇上提下放、油泡解卡、倒扣及套銑處理等措施，最大限度活動(dòng)卡鉆，避免吸附卡鉆事故持續(xù)惡化導(dǎo)致的泵壓提升、憋泵情況。