復(fù)雜地層深孔取芯鉆探事故的處理方法

（河南中源化學(xué)股份有限公司，河南 南陽 474750）

在我國地質(zhì)找礦事業(yè)中，鉆探技術(shù)始終占有舉足輕重的地位，其不僅是現(xiàn)階段我國“攻深找盲，探邊摸底”勘查作業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)，同時也直接影響到我國礦采行業(yè)的健康發(fā)展。其中，針對實(shí)際復(fù)雜地層深孔取芯鉆探作業(yè)過程，各種原因所致的作業(yè)事故仍是影響鉆孔作業(yè)高效持續(xù)完成的主要因素，因此，需進(jìn)一步針對實(shí)際工程作業(yè)情況進(jìn)行安全風(fēng)險預(yù)測，并以此構(gòu)建完善的安全防范機(jī)制，最終在確保作業(yè)人員作業(yè)安全的同時保障我國鉆孔行業(yè)的健康發(fā)展[1]。

1 復(fù)雜地層深孔取芯鉆探作業(yè)的特點(diǎn)

近年來，基于我國勘探戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，發(fā)展深部探礦已經(jīng)成為我國礦采行業(yè)的主要發(fā)展趨勢，其中，現(xiàn)有大部分鉆孔均已經(jīng)達(dá)到600m深度，且少數(shù)鉆孔甚至已經(jīng)達(dá)到4000m。但是，在鉆孔深度逐漸提高的過程中我們發(fā)現(xiàn)，由于金屬礦床尤其是內(nèi)生金屬礦床很容易受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動影響，導(dǎo)致鉆孔過程很容易面臨較大的巖石破碎帶，并最終影響鉆孔作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行。其中，具體的復(fù)雜地層深孔取芯鉆探作業(yè)一般具有以下特點(diǎn)：

（1）作業(yè)難度高，風(fēng)險系數(shù)高?？紤]到深層鉆孔作業(yè)所需要面臨的意外風(fēng)險相對較高，因此相比以往低深度鉆孔作業(yè)，深層鉆孔作業(yè)的難度更高，風(fēng)險系數(shù)更大，在此基礎(chǔ)上，礦采企業(yè)往往需投入更多的成本來保證深層鉆孔作業(yè)的持續(xù)開展，且由于需配備足夠的風(fēng)險防范措施以應(yīng)對鉆孔作業(yè)過程中的各種安全事故，因此對于現(xiàn)場技術(shù)人員及管理人員的能力要求也較高。此外，在深層鉆孔作業(yè)過程中，鉆孔經(jīng)由巖石破碎帶的影響很容易失去平衡，進(jìn)而使孔壁的穩(wěn)定性受到影響，而這也同樣是深層鉆孔作業(yè)難度較高的主要原因。

（2）設(shè)備要求高，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高?；趶?fù)雜地層深孔取芯鉆探作業(yè)所具有的復(fù)雜性和特殊性特點(diǎn)，其不僅對鉆孔作業(yè)人員具有較高要求，同時也對鉆孔設(shè)備和鉆孔技術(shù)較為挑剔。一方面，針對深層鉆孔作業(yè)，必須使用多級成孔工藝并配備多級套管以完成作業(yè)，同時，在鉆進(jìn)過程中，需做好護(hù)壁堵漏工作并合理應(yīng)對包括絲扣強(qiáng)度選擇、下入、起拔在內(nèi)的多方面問題；另一方面，深層鉆孔于鉆具鉆桿強(qiáng)度和連接方式層面的考慮因素相對較多，且鉆頭結(jié)構(gòu)的粒度、胎體硬度必須與作業(yè)區(qū)域的巖石特性相適應(yīng)，進(jìn)而確保鉆孔作業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)行。

2 復(fù)雜地層常見深孔取芯鉆探事故及產(chǎn)生原因

通常來說，造成復(fù)雜地層深孔鉆探事故的主要原因一般可分為人為因素或自然因素兩方面，而對于絕大多數(shù)事故來說，其均或多或少與人為因素有關(guān)，如包括作業(yè)人員安全意識淡薄、責(zé)任意識欠缺在內(nèi)的諸多問題均有可能造成嚴(yán)重的鉆探事故。在此基礎(chǔ)上，可將復(fù)雜地層常見深孔鉆探事故的產(chǎn)生原因分為以下三個方面：

（1）人為因素。于人為因素方面，鉆機(jī)操作人員未按照鉆探操作規(guī)范要求開展作業(yè)是造成深孔鉆探事故的主要原因。一方面，對于深層鉆孔作業(yè)來說，其所受地質(zhì)因素的影響相對較高，因此為保障鉆探作業(yè)的開展穩(wěn)定性，操作人員不僅需具有極強(qiáng)的專業(yè)能力，同時還要能夠靈活應(yīng)對各種突發(fā)情況，即具有一定的應(yīng)急處理能力，但是，從現(xiàn)有我國礦采企業(yè)的鉆探作業(yè)人員來看，其大多缺乏應(yīng)有的安全意識和責(zé)任意識，因此不僅無法針對突發(fā)安全事故進(jìn)行快速有效處理，同時也不能及時發(fā)現(xiàn)鉆探過程潛在的各種安全隱患，進(jìn)而便很容易引發(fā)包括折斷、燒鉆、掉鉆、夾鉆、跑鉆在內(nèi)的諸多問題；另一方面，在實(shí)際深層鉆孔作業(yè)過程中，雖然大多數(shù)操作人員均具有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，但其對于新技術(shù)和新設(shè)備的熟悉程度仍相對有限，再加上操作過程時常出現(xiàn)思想麻痹、注意力不集中的問題，導(dǎo)致因技術(shù)因素產(chǎn)生的安全事故較多，且事故的性質(zhì)較為復(fù)雜，無法通過簡單的處理以彌補(bǔ)經(jīng)濟(jì)損失。

（2）管理因素。于管理因素層面，復(fù)雜地層深孔鉆探作業(yè)現(xiàn)場安全管理制度的缺乏是造成相關(guān)事故產(chǎn)生的主要原因。一方面，從現(xiàn)有我國深層鉆孔作業(yè)情況來看，由于礦采行業(yè)始終處于不斷發(fā)展過程之中，因此針對一些新發(fā)事故我國尚未構(gòu)建健全的風(fēng)險防范機(jī)制，同時也未能針對事故產(chǎn)生原因形成系統(tǒng)的預(yù)防理論，導(dǎo)致在應(yīng)對一些事故時的處理效果不夠突出，即事故仍會在很大程度上給礦采企業(yè)的生產(chǎn)效益造成影響，此外，在某些情況下，由于現(xiàn)場缺乏專業(yè)的技術(shù)監(jiān)督人員和完善的質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制，導(dǎo)致鉆機(jī)操作人員的錯誤操作無法被及時糾正，進(jìn)而便加大了事故的整體影響；另一方面，現(xiàn)有鉆探作業(yè)現(xiàn)場管理制度仍缺乏一定的前瞻性和適用性，即既不能就作業(yè)過程潛在的安全隱患進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，又不能貼合作業(yè)的具體特點(diǎn)和管理需求，同時，一些企業(yè)普遍缺乏完善的責(zé)任監(jiān)督機(jī)制，這導(dǎo)致操作人員責(zé)任意識淡薄所致事故的問題被無限放大，最終既影響了鉆探隊(duì)伍的和諧性，又阻礙了鉆探工作的有序開展。

（3）設(shè)備因素。于設(shè)備因素層面，設(shè)備管理制度欠缺所致的設(shè)備質(zhì)量問題是造成復(fù)雜地層深孔取芯鉆探事故的主要原因。一方面，針對我國礦采企業(yè)發(fā)展情況，一些企業(yè)盲目追求利益并不重視及時更換礦采設(shè)備，同時再加上日常作業(yè)過程不重視對設(shè)備使用情況進(jìn)行管理，導(dǎo)致因操作人員操作不當(dāng)所致的設(shè)備損壞較為嚴(yán)重，很容易在影響設(shè)備使用壽命的基礎(chǔ)上降低鉆探工作的整體質(zhì)量，此外，在現(xiàn)有鉆探作業(yè)設(shè)備體系中，一些企業(yè)的部分設(shè)備已經(jīng)無法滿足深層鉆探作業(yè)的基本需求，這導(dǎo)致其作業(yè)效率十分有限，最終限制企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展；另一方面，基于現(xiàn)代科技水平的顯著提高，現(xiàn)有深層鉆探作業(yè)所用設(shè)備的先進(jìn)程度已經(jīng)遠(yuǎn)超以往，但在實(shí)際使用過程中不難發(fā)現(xiàn)，多數(shù)企業(yè)均未針對現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)建完善的養(yǎng)護(hù)機(jī)制，最終導(dǎo)致設(shè)備磨損問題十分嚴(yán)重，很容易對作業(yè)的整體質(zhì)量造成較大影響。

3 復(fù)雜地層常見深孔取芯鉆探事故的解決方法

針對復(fù)雜地層深孔取芯鉆探事故，一方面應(yīng)于事故發(fā)生時以正確的解決方法進(jìn)行快速解決，另一方面則應(yīng)通過構(gòu)建完善的事故預(yù)防機(jī)制以減少事故發(fā)生的頻率。

3.1 鉆探事故預(yù)防措施

（1）做好準(zhǔn)備工作。在復(fù)雜地層深孔取芯鉆探作業(yè)開始之前，需基于現(xiàn)場情況制定完善的作業(yè)方案，并通過對鉆探區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行分析不斷就作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而以此確保作業(yè)方案的適用性和科學(xué)性。同時，在就鉆孔作業(yè)工具及設(shè)備進(jìn)行選擇時，應(yīng)圍繞鉆孔區(qū)域的地層巖石特征來進(jìn)行考量，并應(yīng)盡可能秉承先進(jìn)性原則選用經(jīng)濟(jì)性高、作業(yè)效率高的設(shè)備類型。此外，應(yīng)提前就鉆機(jī)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，在強(qiáng)化其安全意識和責(zé)任意識的基礎(chǔ)上確保其擁有基本的操作資格，最終以此保障鉆孔作業(yè)的高效、有序開展。

（2）落實(shí)交底制度。在完善作業(yè)方案后，需依托明確的技術(shù)交底制度以保障現(xiàn)場鉆孔操作人員能夠充分了解實(shí)際作業(yè)的具體情況。其中，除了應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和鉆孔任務(wù)書技術(shù)要求開展作業(yè)外，還應(yīng)構(gòu)建完善的現(xiàn)場監(jiān)督機(jī)制，即既要確保操作人員不隨意更改施工工藝和鉆孔規(guī)格，又要及時發(fā)現(xiàn)操作人員的操作問題，并以此確保將鉆孔作業(yè)的事故風(fēng)險降到最低。此外，要針對作業(yè)過程進(jìn)行現(xiàn)場跟班成果檢查，在時刻確保鉆孔質(zhì)量達(dá)到預(yù)期要求的基礎(chǔ)上規(guī)避不必要的二次返工。

（3）做好設(shè)備檢查工作。在復(fù)雜地層深孔取芯鉆探作業(yè)過程中，需時刻掌握鉆機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，通過觀察其鉆壓、鉆速、回次進(jìn)尺以及作業(yè)聲音以判定其是否存在異常情況，其中，當(dāng)異常情況發(fā)生時，應(yīng)快速結(jié)合以往處理經(jīng)驗(yàn)和預(yù)定處理方案由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行處理，進(jìn)而一方面避免鉆機(jī)故障影響作業(yè)整體質(zhì)量，另一方面將事故的發(fā)生風(fēng)險降至最低，并確保企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，應(yīng)隨時就鉆具及鉆頭的磨損情況進(jìn)行檢查，且當(dāng)發(fā)現(xiàn)二者存在較大磨損問題時，應(yīng)盡快進(jìn)行更換并檢查其是否存在抱鉆、憋鉆等事故產(chǎn)生風(fēng)險，但需要注意的是，應(yīng)采用減壓減速鉆進(jìn)方式以規(guī)避新鉆頭鉆進(jìn)時可能出現(xiàn)的卡夾鉆問題，最終確保鉆頭更換的有效進(jìn)行。

3.2 鉆探事故解決方法

針對常見復(fù)雜地層深孔取芯鉆探事故，以實(shí)際事故案例為基礎(chǔ)分析具體解決方法，其中，該事故的產(chǎn)生原因與新更換鉆頭的未減速、減壓有關(guān)，因此產(chǎn)生了鉆頭與孔壁的“抱死”事故，對此，采用下述解決方法進(jìn)行解決：考慮到套管已經(jīng)達(dá)到預(yù)定孔深的207m位置，首先就套管提出孔口，并在套管底部安裝金剛石鉆頭，在以此震松套管并采用反絲鉆桿處理無果后選用直徑為91mm的鉆頭就套管進(jìn)行處理，最終在反復(fù)磨蝕套管的過程中實(shí)現(xiàn)對于殘留套管的有效處理。

對于事故發(fā)生的部位，要盡早針對機(jī)組的斷裂提取鉆頭工具，然后來計(jì)算事故部位的孔深，進(jìn)而測量打撈孔道的直徑。鉆頭事故要結(jié)合孔道外部的鉆頭工具和相關(guān)的標(biāo)記，確保事故部位朝向鉆頭的具體位置，損傷情況如何，如果不能詳細(xì)探查，則必須采取打印法進(jìn)行查證，確定處理方式的穩(wěn)定?？椎纼?nèi)部要弄清鉆具的具體規(guī)格情況，使用數(shù)量多少，鉆口的孔道以及周圍巖石的結(jié)構(gòu)，保證整個孔壁的穩(wěn)定。如果有殘留物質(zhì)，或者事故發(fā)生的具體征兆，則可以當(dāng)作事故情節(jié)判定的證據(jù)。采用相關(guān)工具進(jìn)行孔內(nèi)鉆具的打撈，并將其與具體的鉆具貼合，用硬度大的絲扣進(jìn)行套制。在進(jìn)行卡鉆的處理時，要考慮到周圍鉆頭的折斷以及陀螺效應(yīng)，假如鉆頭不容易從孔道中提取出來，在進(jìn)行打撈時要利用反絲鉆桿進(jìn)行提取。當(dāng)管道脫落后，由于巖心管損壞導(dǎo)致絲扣不能正確扣在管道口后，就可以用巖心管來進(jìn)行打撈。

4 結(jié)束語

綜上所述，針對復(fù)雜地層常見深孔取芯鉆探事故，造成該事故產(chǎn)生的原因較為多樣，而基于不同因素所致的實(shí)際事故，應(yīng)在結(jié)合現(xiàn)場施工情況的基礎(chǔ)上以事先構(gòu)建的預(yù)防機(jī)制為依托快速采用最恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒ㄟM(jìn)行處理，并應(yīng)通過構(gòu)建完善的風(fēng)險防范機(jī)制以避免同類故障的再次產(chǎn)生，最終在有效提升作業(yè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上保障鉆探工作的高效、有序完成。