水源深井施工中卡鉆事故處理方法

黨愛民 ，張 東 ，魏慶鎮(zhèn)

（1.肥城市打井隊，山東 肥城 271600；2.肥城市尚莊爐水庫管理所，山東 肥城 271600）

1 造成卡鉆事故的原因

近年來，隨著對打井設備的不斷更新，現(xiàn)在已能打深度在700 m以上的水井。對于不同巖層的鉆進，為了提高鉆進效率,目前多采用魚尾鉆頭、刺尾鉆頭、巖芯鉆頭、牙輪鉆頭鉆進的方法。隨著新材料、新工藝的不斷改進，成井深度隨之增加，但面臨著復雜地層和突發(fā)情況發(fā)生機率也隨之增大，井孔坍塌、卡鉆狀況時常出現(xiàn)。特別對于超深井地下地層構造情況復雜，鉆井過程中經(jīng)常會因以下原因發(fā)生卡鉆：

1）井內(nèi)地質(zhì)情況復雜，在滲透、裂隙性地層中，泥漿循環(huán)不良，漏漿造成巖粉沖洗不及時堆積在井底發(fā)生卡鉆，或因停電原因造成停泵時間較長，巖屑沉積在井底造成卡鉆，通常稱巖屑卡鉆。

2）泥漿性能不良造成泥漿粘附在井壁較厚，鉆井中由于井孔不能完全垂直，當井下鉆具靜止不動時，與井壁上的泥餅粘附在一起，時間較長使接觸面積增大，造成卡鉆。

3）在巖層不穩(wěn)定的地層（如砂層和泥灰?guī)r層）鉆進，井壁失去支撐不穩(wěn)定，加上泥漿性能不好，造成井壁坍塌，形成卡鉆。

4）在地層條件復雜的裂隙性地層、斷裂帶地層鉆進時，上部地層的巖石破碎塊掉入井內(nèi)卡住鉆具，使上提鉆具遇卡，下放遇阻，轉(zhuǎn)動鉆具遇阻，造成卡鉆。

5）在較硬的地層鉆進時，由于鉆壓控制不穩(wěn)，造成井斜變化大，形成了急彎，鉆進時，鉆柱緊靠急彎處旋轉(zhuǎn)，在井壁磨出一條細槽，鉆柱卡入細槽中，當起鉆時，鉆頭直徑由于大于細槽直徑，被細槽卡住造成卡鉆。

6）由于人為操作不當，對下井鉆具檢查不嚴而發(fā)生的鉆具折斷、鉆具脫扣后，巖屑沉積井底埋住鉆具造成的卡鉆。或因其他小工具落入井內(nèi)，卡在井壁與鉆具之間造成卡鉆。

2 解決卡鉆事故的方法

由于以上原因特別是對超深水井卡鉆,卡鉆對鉆井工作影響很大，危害性最深，若處理不及時,輕則給鉆井工作帶來困難，重則造成井內(nèi)整套鉆具的報廢，嚴重時會造成水源井報廢，導致較大的經(jīng)濟損失。因此，必須采取有效的措施，預防事故的發(fā)生。一旦發(fā)生井下卡鉆事故，就要分析原因，首先根據(jù)上提、下放、轉(zhuǎn)動、開泥漿泵循環(huán)的情況，準確判斷卡鉆的原因，再采取相應的解卡措施，避免引起更大的事故。根據(jù)多年來的施工經(jīng)驗，對于超深井施工預防處理卡鉆事故，分析總結(jié)如下行之有效的處理卡鉆的方法。

2.1 液壓千斤頂結(jié)合吊錘震擊解卡法

當在鉆進過程中遇到卡鉆事故，需繼續(xù)正常循環(huán)泥漿，以防碎屑堆積井底加重卡鉆。同時上提、下放和轉(zhuǎn)動鉆具，嚴禁硬拔鉆具，爭取在卡鉆初期解卡。若用以上措施不能解卡，可在井口位置加固一根橫梁，并加固系上保險繩，防止飛出打人，橫梁兩端各放置一臺大升降力的液壓千斤頂，千斤頂應放平墊實，利用千斤頂給鉆具一個上頂力，頂升時不超過千斤頂規(guī)定行程70%。同時，在鉆具上部安裝一只吊錘，利用鉆井升降機拉動吊錘上升，給鉆具施加沖擊力，經(jīng)吊錘多次往復沖擊，同時用千斤頂不斷上頂鉆具，使卡住的鉆具逐漸松動，解除卡鉆。

2.2 旋轉(zhuǎn)倒扣結(jié)合正、反絲公錐解卡法

當卡鉆比較嚴重，使用吊錘震擊無法解卡，且泥漿無法循環(huán)時，可以采用旋轉(zhuǎn)倒扣法。首先計算好卡點以上鉆具的重量，利用升降機通過鋼絲繩給鉆具施加一定的拉力，拉力的大小等于上部鉆具重量，使拉力平衡點正好位于卡點位置，使卡點處不受力，這時，再反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，給鉆具一個反轉(zhuǎn)力，由于拉力平衡點正好位于卡點位置，鉆桿絲扣處摩擦力最小，鉆桿最容易從卡點位置倒開。通常會出現(xiàn)以下兩種情況：一種理想情況鉆桿是從卡點的位置倒開。另外一種情況是鉆具從卡點以上的位置倒開。提出倒開的鉆具后，這時，就要根據(jù)鉆具倒開的位置和井內(nèi)遺留鉆具情況，下入反絲公錐造扣，再將卡點以上的鉆具倒出。然后下入反絲公錐進行解卡打撈。

2.3 震擊器解卡法

首先，將卡點處以上的鉆具全部倒開提出。然后在鉆桿底部安裝一只震擊器，將震擊器下入至被卡鉆具的位置，緊接著對好絲扣后轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤擰緊震擊器，使震擊器底端和被卡鉆頭連接好，開動泥漿泵循環(huán)。然后，利用升降機不斷拉動鉆桿，帶動井內(nèi)的震擊器上下連續(xù)不斷震動被卡鉆具，使卡住的鉆具逐漸松動，解除卡鉆。

2.4 套銑鉆頭鉆進解卡法

采用上下活動或震擊法無法解卡時，可采用套銑解卡法。首先，將卡點以上的鉆具全部提起，使卡點附近鉆具不受拉力和壓力，然后倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，將鉆具從卡點位置倒開，起出井內(nèi)鉆具。倒開卡點以上鉆桿后，在鉆桿下部接上套筒鉆頭（套筒鉆頭內(nèi)徑稍大于卡住的鉆頭外徑）下入井內(nèi)，套住井內(nèi)鉆具后，給套筒鉆頭加壓，同時泵入泥漿循環(huán)液正常鉆進，將鉆具外面與井壁之間的環(huán)形空間內(nèi)的巖屑或落物等套銑掉，套銑過卡住的鉆具后起鉆，再下入反扣鉆桿及反扣公錐進行倒扣，如此反復進行，直到將井內(nèi)鉆具全部打撈成功后，再下入鉆具進行正常鉆進。

2.5 銑鞋解卡法

銑鞋解卡法是一種卡鉆情況比較嚴重時采用的方法，比較耗時。首先利用井下探測儀摸清被卡鉆具頂部情況，根據(jù)卡鉆頂部情況制作一只銑鞋鉆頭，在銑鞋鉆頭底部用銅焊條敷焊上一層高硬度合金塊或鎢鋼粉，銑鞋鉆頭的直徑稍小于水井內(nèi)徑，在鉆桿底部連接上銑鞋下入井內(nèi)，然后開泥漿泵循環(huán)，開動轉(zhuǎn)盤保持適當轉(zhuǎn)速鉆進，利用銑鞋鉆頭將卡住的鉆具磨掉，鉆過卡點位置后，再下入公錐打撈剩余鉆具，打撈成功后，下入鉆具進行正常鉆進。

3 解卡法的利用效果

結(jié)合以上解卡方法，2011—2014年在茌平信發(fā)集團山西交口鋁廠大口徑超深工業(yè)供水群井施工中（井深都在600 m以上，終孔井徑Φ300 mm），共打機井10眼，所發(fā)生的井壁細槽卡鉆。2013年9月在魯南監(jiān)獄兩眼750 m深的水源井施工中所發(fā)生的巖屑卡鉆及工具落物卡鉆。2013年度肥城市高效節(jié)水試點縣打井工程、2014年度肥城市山丘區(qū)找水打井工程、2016年桃園鎮(zhèn)羅漢莊村、石橫鎮(zhèn)雙泉峪村、西鋪村打井工程中發(fā)生的裂隙性、斷裂帶地層掉塊卡鉆。2017年肥城市高新農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)等水源井發(fā)生的泥餅及沉砂卡鉆，由于對卡鉆事故處理方法得當，均成功解決了不同種類的卡鉆事故，保障了水源井工程施工保質(zhì)保量的完成任務。

4 結(jié)語

近年來，隨著對打井設備的不斷更新，打井深度不斷加深，“卡鉆”事故時有發(fā)生，采取有效解除“卡鉆”方法，不但能避免水源井的報廢，又能防止井內(nèi)鉆具的報廢，既能節(jié)約了經(jīng)濟成本，又能提高鉆進效率，是保障水源井施工工程順利完工的重要措施。