钻具事故

钻具事故（共4篇）

钻具事故 篇1

据不完全统计,2006年～2008年间,福建省煤田地质局在省外的12台钻机中,因处理事故占用时间多达10个钻月以上。据统计,在云南大河矿区施工的909孔,终孔深度1 202 m,因施工中发生孔故,前后用于施工和处理的时间长达7.50个钻月,直接材料耗费70万元;同样是在云南大河矿区的1 702孔,终孔深度1 285.20 m,施工钻月1.50个月,直接材料费仅15万元。因此,分析研讨孔内事故的危害及预防十分必要。本文只对钻探孔内钻具事故进行研究,具体如下。

1 孔内事故的分类及处理原则

1.1 孔内事故的分类

对于钻探工程孔内事故,目前尚未见到确切定义的相关资料。通常把钻探工程施工过程中发生的,因客观的地层异常变化,或因主观的操作技术措施不当中断钻孔内正常钻进的各种故障统称为孔内事故。地层异常变化常见的如遇断层破碎带、溶洞裂隙带、风化蚀变带、严重漏失层和流沙层等。操作技术措施不当指现场人员没有严格执行钻探规程。它分为钻具事故、孔壁事故、套管事故、质量事故等几种类型。

1)钻具事故。a.断落钻具,如钻杆、岩心管和钻头折断或连接螺纹脱开,以及升降钻具时不慎将钻具掉落孔内等;b.卡埋钻具,孔内掉入异物而将钻具卡在孔内等。2)孔壁事故。a.由于孔壁坍塌、掉块引起的卡钻、抱钻事故和找不到老眼等;b.钻进遇水膨胀水敏性的地层,导致钻孔缩颈。由于工程因素,外力作用破坏了原有的应力平衡状态,导致孔壁坍塌、掉块,冲洗液的漏失,导致烧钻等。3)套管事故。包括套管被磨破、折断、脱节、错动、下跑和套管卡夹起拔困难等事故。4)质量事故。包括钻孔超斜,岩煤芯采取率低等达不到质量要求。5)其他事故。包括终孔测井时探管被卡,钻孔封闭时由于操作问题发生孔内事故等。

1.2 孔内事故处理的原则

孔内事故一旦发生,就要认真研究事故发生情况,分析事故原因,制定处理方案。因此,要求机班长和工程技术人员充分发动职工,开好事故分析会,做到“五清”,即孔内情况清、机上余尺清、事故头清、报表记录交接清、当班人员对于处理情况清。

1)孔内情况清:弄清钻孔结构,孔内岩石性质,孔壁稳定程度,岩粉情况,事故发生过程和初发征兆等。这是提供确定处理方法和步骤的依据。2)机上余尺清:事故发生时,要及时量准机上余尺,确定发生事故的孔深和具体位置;事故发生后,要根据断头钻具,精确计算事故部位的孔深和孔内事故钻具的长度、数量和组成情况,以确定打捞钻具长度。3)事故头要清:摸清事故头的断头形状或断裂痕迹。必要时可采用“照像”查明事故头形状,以便确定处理方法和打捞工具。4)报表记录交接清:小班原始记录和交接班情况要弄清。如:钻头、钻具、钻杆、加减尺、岩芯和钻进规程参数等情况要交接清楚。同时,还要把处理过程中发生的情况,处理方案和处理方法记录清楚,以便使下个班能全面了解掌握事故处理的每个环节。5)当班人员对于处理情况清:当班人员对事故处理全过程,包括使用的工具、事故钻具以及孔内事故头的变化等要弄清,并做好详细记录。

2 钻具事故原因分析及处理措施

2.1 钻具折断和脱扣事故

钻具的折断和脱扣是指在钻进和提升过程中,孔内钻杆、岩芯管和各种接头的折断或丝扣滑脱。

2.2 钻具折断和脱扣的原因

1)绳钻钻杆两头丝扣部位,特别是丝扣根部强度差,孔内阻力过大时易扭断。2)钻杆弯曲或使用时间长,受孔壁磨损,其强度减弱,易折断。3)孔内岩粉多或孔壁不好,产生掉块,回转阻力大,造成钻具强行扭断。4)在钻进过程中,孔内回转阻力过大或发生卡钻、埋钻和烧钻事故时,强拉硬顶,导致钻具脱扣事故发生。5)外管、扩孔器、弹卡室、钻头丝扣磨损严重未及时检查,也会发生孔内事故。

2.3 云南罗平挖玉冲矿区503号孔钻具事故案例分析

1)503号孔钻具事故案例分析。

2007年10月23日福建省121煤田地质勘探队112钻机,在罗平挖玉冲勘探区503号孔施工时,该孔于2007年9月26日开孔,钻进至孔深821.00 m时,当班班长发现进尺缓慢,便停止钻进移车打捞岩芯(本回次上个班进尺0.60 m,本班进尺1.40 m,共进尺2.00 m),把内管总成提出孔口,取出岩芯后,又投放钻杆内。在加小根时,由于升降机刹车皮打滑,钻具拉力过大,发生了脱扣事故。当班班长仅发现钻杆脱扣,并未意识到内管总成跑到钻杆外,便决定提钻,提出13立根1小根后发现断头有磨痕,孔内剩余34立根和外管。该班用ϕ71公锥处理孔内钻具,然而公锥在事故头以上2 m左右就下不去。经机班长深入研究分析后,判定内管总成没有下到位,而是在事故钻杆上部,于是决定用专用工具进行捞取(见图1),一次成功(见图2)。

2)原因分析。

a.孔内泥浆喷出,造成刹车皮打滑,致使刹车失灵;b.在深孔作业,钻具重、刹车失灵的情况下,下降速度过快,孔内钻具在紧急制动的状态下,由于惯性作用,对下部钻具的拉力过大,造成钻具脱扣。

3)事故处理方法分析。

a.事故发生后,机班长责任心强,对孔内情况判断准确,在首次用公锥时,只是对孔内情况进行试探性验证;b.上余记录准确,为判定事故头上部确有内管总成和下部专用工具并一次性捞取成功提供可靠的依据。

2.4 钻具断脱的处理

钻具断脱后,首先要量好上余,把上部钻具提出孔口,计算好孔内断头的位置,并对断头进行检查分析。根据钻具断头情况,判断孔内钻具断口的形态,采取相应的处理方法:1)断头平齐或断头是完整的钻杆、接头或接箍。一般情况下采用普通公锥处理,对上并吃上扣即可提出事故钻具。提拉不动时,不能强拉硬顶,必须改用其他方法进行处理,如采用反出钻具方法等。2)断头不齐、斜差大、有劈岔。这种情况应先用带导向的环状扫铁钻头,下到绳钻钻杆断头处,待导向进入钻杆后,轻压慢转,把断头推磨平,提出扫铁钻头,再采用公锥捞取。

2.5 绳索取芯外管脱落的处理

1)单纯外管脱落(内管已打捞上来),一般情况脱落位置是在弹卡室,上扩孔器等丝扣部分断脱,此种情况可下入公锥捞取。2)内外管总成脱落(即内管总成仍在孔内)。在这种情况下,岩芯管外管和内管总成都在孔内,且总成的捞矛头在上部,此时应先处理内管总成,再处理外管总成。处理内管总成,不能用绞车下放打捞器,而是用异径接头把打捞器接到钻杆上,下到内管总成捞矛头上进行打捞。这种办法既可以防止打捞器插入孔壁造成新的孔故,又可有较大的拉力,确保能反内管总成,至少是总成上部抽出,为下一步处理排除障碍。抽出内管总成后再用公锥捞取外管。3)外管被挤夹严重,用公锥捞不动时,可采用小一级掏芯钻头钻穿过孔底钻头,敲打外管使其松动,再用公锥捞取外管总成。若仍提不动,则可采用带导向的扫铁钻具将外管扫除。

3 烧钻事故原因分析及处理措施

3.1 常见的事故原因

1)钻压过大,高转速钻进产生较大摩擦热量,钻头冷却差。2)钻进松散、松软地层钻速过快,冲洗液流通间隙小,冷却不良、排粉不畅,热量聚集在孔底。3)水泵工作不正常,泵量不足,管道堵塞或岩芯堵塞。4)钻杆中途渗漏造成冲洗液假循环。5)回次进尺长度超过内管容纳长度,岩芯顶碎,碎屑堵塞水路,引发烧钻。

3.2 云南503号钻孔发生烧钻事故案例分析

1)503号钻孔发生烧钻事故分析。2007年10月福建省121煤田地质勘探队105钻机,在云南富淅县补木矿区施工时,该孔于2007年9月22日开孔,10月12日23时许,当钻进至孔深384.04 m时,当班班长发现动力机响声异常和电流表值增高,电流表指针达35 A(正常值为20 A左右);孔口冲洗液突然中断、泵压升高,升高到40个大气压;钻具回转吃力,提动困难,当班班长即把钻具拉脱。至13日大夜班对上钻具,又再次拉脱,提起了19立根2小根,孔内残留12立根、外管总成和钻头。机长召集了有关人员,对事故原因进行认真查找,发现水泵三通出现故障,据此分析孔内烧钻可能性较大,于是决定用反丝钻杆处理孔内残留钻具。从10月13日4点夜班开始至14日白班即把19立根的钻杆全部反上来,孔内仅剩外管总成和钻头。按照以往的经验,此时如果用扫铁钻头将余下的4.35 m外管总成和钻头扫掉就可以排除事故。但由于现场施工人员经验不足、判断失误,再次下入反丝钻具处理,结果在吃上扣后就提不动了,只好采取强拉,并从118.72 m处脱扣,接着处理反丝钻杆,10月19日才开始扫外管。由于孔内还残留有ϕ71公锥,造成了孔内情况的复杂化,扫外管时极为不顺。尤其是在离孔底0.40 m左右,由于铁块和金刚石钻头胎体崩掉较多,后专门加工了推平钻头来扫除孔内的残留物,至11月3日才恢复正常进尺,11月17日终孔,深度588.17 m。2)烧钻事故原因:a.水泵三通工作不正常,导致冲洗液直接从三通的回去阀流入泥浆池中,孔内缺少冲洗液是发生孔内事故的主要原因。b.水泵岗位无人值守,三通未及时检修更换,是导致事故发生的直接原因。c.事故发生后,处理过程中判断失误,存有侥幸心理。d.在剩余一外管时,处理方法不当,致使事故复杂化。

3.3 烧钻事故的处理

发生烧钻事故后,一般因扭矩大,钻具可能发生折断或脱扣。对于轻微烧钻事故,可以用升降机及时地加以试探性提拉,或用给进油缸顶拔。顶拉时要避免强拉硬顶,可采取边转边拉的办法,一般情况下即可把钻具拉顶上来。对于严重的烧钻事故提拉和顶拔往往无效,只有动用反丝反出钻具。具体如下:

1)用正丝公锥对上试探性提拉或顶拔无效后,应动用反丝,反出钻具。2)若下部有内管总成,应先打捞出内管总成。若内外管烧死,拉不动,此时应先进行脱卡,提出打捞器,采用特殊异径接头把打捞器接到ϕ50钻杆上,再下去打捞,可把内管总成或至少是其上部打捞上来。3)下反丝公锥反出外管总成上的扩孔器、弹卡挡、弹卡室。此时,如果外管松动,亦可能将全部事故钻具打捞上来。4)在孔内只剩下外管和金刚石钻头的情况下,且钻头已烧死,可用掏心钻头,从外管内向下掏芯,消灭残留岩芯直到孔底。并超过孔底钻进一段距离后,此时有可能使金刚石钻头及外管松动。若松动,可用公锥捞取即可。5)若外管与孔壁挤夹紧固,则可下入带导向的扫铁钻头,扫除外管。

4 结语

钻探施工是一项隐蔽工程,具有一定的模糊性和不确定性。各钻孔孔内情况千差万别,看不见、摸不着,依赖于操作者的经验和知识判断。由于地质因素、工程技术因素、操作技术水平等,在钻探施工过程中就不可避免地会出现各种程度不同的孔内事故。有些简单的孔内事故由于操作人员处理方法不当,也会造成复杂的孔内事故。孔内事故不仅浪费人力、物力, 损坏设备,造成质量事故,贻误工期,增大钻探成本;也可能污染环境和危及人身安全。只有总结经验,吸取教训,找出规律,提出处理钻具事故的方法,方可供钻探工作者参考,用以规范绳钻孔内事故预防和处理施工工艺,才能有效预防孔内事故的发生,达到提高施工效率的目的。

参考文献

[1]张春波.绳索取芯金刚石钻进技术[M].北京:地质出版社,1985.

[2]李世忠.钻探工艺学[M].北京:地质出版社,1989.

[3]刘广志,耿瑞伦,张春波,等.探矿工程[M].北京:地质出版社,1999.

[4]李雷,王平卫,何忠明.钻探在矿山建设和生产中的分类及作用分析[J].山西建筑,2008,34(4):132-133.

旋转导向钻具组合力学分析 篇2

目前国外多家公司拥有商业化的RSS[2,3,4], 但他们仅提供高额的技术服务, 不出售产品.RSS已成功应用于海洋油气资源以及复杂地质油气藏开发中, 并取得了显著效果, 而且随着产品的成熟, 其应用范围和规模呈上升趋势

典型的RSS有Baker Hughes的Auto Trak RCLS, Sperry-Sun的Geo-Pilot System和Schlumberger的Power Drive Xceed等, 它们利用复杂的工作机理实现三维定向控制.不同的RSS导向机理有所不同, 但普遍采用带柔性短节的BHA结构.文献[5]依据几何原理讨论了推靠式和指向式两类RSS造斜率计算问题, 其特点是公式简单, 但计算误差大, 也不能反映BHA结构和井眼等参数对造斜能力的影响.文献[6]提出了基于室内试验和有限元分析预测RSS的造斜率, 可以得到较精确的结果, 但试验工作量大, 计算分析复杂, 因此其应用受到限制.

RSS代表了当今定向钻井的先进水平, 是井眼轨道控制技术发展的方向.为了解决旋转导向钻井轨道控制问题, 本文应用纵横弯曲法[7,8]就目前普遍应用的柔性旋转导向钻具组合进行分析, 为RSS研制及导向参数计算等提供理论依据.

1 连续条件与边界条件

设BHA位于井眼曲率为K的圆弧井段内, 以钻头处的井眼轴线为原点, 原点与井眼轴线上一弧长为Ls的点间的连线为x轴, 建立整体坐标系, 各支座间连线建立局部坐标系, 如图1所示.

支座i处局部坐标与整体坐标间的夹角为

其中, Si为第i-1个支座和i支座之间的弧长.

支座i处的切线与x轴的夹角为

在整体坐标系下, 两邻跨钻具切线在支座i处与x轴的夹角为

根据整体坐标系下支座i处钻具转角连续条件有αiR=αLi+1, 即

其中, Li为原点到第i个支座的弧长.

上切点处的边界条件为αRn+1=αTn+1, 即

当BHA同时跨越两个井段时, 理论上可证明, 连续条件和上切点边界条件为

式中, βi为支座i两邻跨横坐标间的夹角, βT为上切点井眼切线与末跨x轴的夹角.

2 三弯矩方程

在RSS应用中, 为了提高其造斜能力, 采用带柔性短节的BHA结构形式, 一种普遍应用的BHA结构如图2所示.

图2是一个典型的变刚度梁柱问题, 可用纵横弯曲法来求解.以二维BHA力学分析为例, 应用变刚度梁柱理论[8]可写出每跨两端的转角计算式, 根据连续条件和上边界条件可得到三弯矩方程如下

式 (5) 中, AaR, AbR, AcR, AQR, BaL, BbL, BcL, BaR, BbR, BcR, X (u3) , Y (u3) , Z (u3) 均为系数.钻头处弯矩M0=0, 上切点弯矩M3=EI3K;当井眼曲率K=0, 式 (5) 为一维力学分析方程.

根据三弯矩方程可求出钻头侧向力[8], 由此可进行力学特性分析等工作.为实现三维定向控制目的, 应建立导向参数和井眼轨道相互关系, 通过三维力学分析求解导向参数.下面就此进行讨论.

3 井眼轨道及导向参数描述

井眼轨道采用空间斜平面圆弧模型进行描述, 导向参数以推靠式导向工具为例, 以推力块合力Qp及作用方向ψ来表示, 如图3所示.

图3中O为坐标原点, X轴指向北, Y轴指向东, Z轴向下.M为平面p上圆弧轨道上任意一点, 其基本参数为:井深L, 井斜角α和方位角ϕ, 切线、径向和高边单位矢量分别为i, j, h.A, B为圆弧轨道的起始点和终止点, 其基本参数为已知.A, B点的切线单位矢量分别为s, t, A点的径向单位矢量为r.

根据文献[9]有以下计算公式

式中, γ=S/R, R= (LB-LA) /θ, S为圆弧段上M点到A点的弧长.

其中, l, m, n分别为x, y, z方向的单位矢量, lr, ls, mr, ms, nr, ns分别为l, m, n在r和s方向的分量.

在井眼轨道控制中, 当井斜角α<5◦时, 通常以北为参考方向, 反之以井眼高边h为参考方向.单位矢量h为

其中, li, mi, ni为l, m, n在i方向的分量.

由单位矢量h和j求得装置角ω为

式中, 当ϕB>ϕA时, 取“+”;当ϕB<ϕA时, 取“-”;当ϕB=ϕA时, ω=0.

由正交单位矢量s和r可求得空间斜平面p的法向单位矢量n, n=s×r.

4 三维力学模型

在图3中, 将三维BHA分析问题分解到空间斜平面p和沿井眼垂直于平面p的柱面上, 同时将柱面展开, 这样三维分析就可用二维和一维分析来解决.

4.1 横向集中载荷的分解

横向集中载荷的分解如图4所示.设横向集中载荷Qp作用于M点, 且与井眼高边h的夹角为ψ, 与径向j的夹角为β, 则β=ψ-ω.

根据图4求得

式中, λ= (Li-2Lm) /2R, Li为导向工具所在单元跨长, Lm为推力块中点到钻头底端长度.

4.2 钻柱均布载荷和轴力计算

设钻柱线重为w, 按每段钻柱中点进行均布载荷和轴力计算.

根据钻压、段长及轴向线重可计算出各段的轴力.

当考虑井眼弯曲对钻柱初弯曲的影响时[10], 斜平面上的均布载荷计算如下

式中K=1/R为井眼曲率.

4.3 支座位移分解

在钻柱重力作用下, 支座接触井眼低边.

式中, e= (Dh-Di) /2为支座位移, Dh为井眼直径, Di为支点处钻具直径.

4.4 钻头侧向力的合成

钻头侧向力的合成如图5所示, 计算如下

合力与高边夹角为

由此可求得钻头造斜力和变方位力为

由此可求得两个面内的弯矩和y, z轴上的钻头侧向力分量, 从而求得钻头侧向力.根据极限曲率法[11], 当求得钻头侧向力为0时的导向参数即为实现设计井眼轨道的所需理论值, 为旋转导向系统控制井眼轨道提供必要的基础参数.

5 BHA力学特性分析

应用纵横弯曲法建立了旋转导向系统BHA力学分析模型, 可确定导向力和钻头侧向力间的相互关系, 进而优化BHA结构及参数, 预测导向工具的理论造斜能力以及求解实现设计井眼轨道所需要的导向参数, 为井眼轨道控制提供理论依据.

以双稳定器柔性BHA为例进行分析.导向钻具结构参数如图6, 钻井液密度为1.23 g/cm3, 圆弧段井眼曲率为10◦/30 m=π/5400 rad/m.

5.1 主要参数分析

在不同井斜、钻压和井眼曲率下所需导向力如图7所示.

由图7可知, 随着井斜角的增加, 实现稳斜和造斜所需导向力增加, 其原因是导向钻具结构产生的钟摆力随井斜角增加而增加;钻压对导向力的影响不大;随井眼曲率的增加, 导向力在稳斜的基础上成比地增加.

5.2 柔性短节的影响

表1为RSS在井斜60°时造斜钻进时, 在不同刚度和钻压所需造斜力.分析结果表明, 随柔性短节外径的减小 (刚度的减小) , 所需要造斜向力明显降低, 这就是普遍应用带柔性短节BHA的原因.

表2为第二跨总长L2=9.8 m, RSS在井斜60°时造斜钻进时随柔性短节长度的变化所需要的造斜力.计算结果表明随柔性短节长度的增加 (BHA变柔) , 所需要造斜力明显降低.

5.3 三维导向参数计算

以三维导向井段为例.起始点A:井深951.26 m井斜角55.36°, 方位角296.05°, 终止点B:井深1 164.23 m, 井斜角90.48°, 方位角270.00°, 设计井眼曲率为6°/30 m, 采用160 kN钻压钻进, 其导向参数计算结果见表3.

由表3可知, 导向角小于常规造斜工具装置角, 其原因是需一部分导向力平衡BHA产生的钟摆力, 因此理论上应根据计算导向参数进行轨道控制, 确保可沿设计轨道钻进.

6 结论

(1) 应用纵横弯曲法建立了柔性RS-BHA力学分析模型, 解决了RSS造斜能力预测、BHA结构优化和导向参数计算问题;

(2) BHA力学特性分析表明柔性钻具组合具有良好的力学特性, 可通过BHA结构参数优化提高RSS的造斜能力;

(3) 推靠式RSS应按照计算的导向参数进行导向控制, 以确保沿设计井眼轨道钻进;

(4) 本文以普遍应用的静态推靠式RSS为基础进行分析, 不同的RSS导向机理不同, 应根据具体导向原理进行相应的力学分析

参考文献

[1]张绍槐.现代导向钻井技术的新进展及发展方向.石油学报, 2003, 24 (3) :82-85, 89 (Zhang Shaohuai.New progressand development direction of modern steering drilling tech-niques.Acta Petrolei Sinica, 2003, 24 (3) :82-85, 89 (in Chi-nese) )

[2] Edmondson J, Abbott C, Kerr M, et al.The applicationof rotary closed-loop drilling technology to meet the chal-lenges of complex wellbore trajectories in the Janice field.SPE 59218, 2000

[3] Schaaf S, Pafitis D.Field application of a fully rotatingpoint-the-bit rotary steerable system.SPE 67716, 2001

[4] Yonezawa T, Cargill EJ, Gaynor TM, et a1.Robotic con-trolled drilling:A new rotary steerable drilling system forthe oil and gas industry.SPE 74458, 2002

[5] Sugiura J.Optimal BHA design for steerability and stabil-ity with configurable rotary steerable system.SPE 114599, 2008

[6] Pastusek P, Brackin V, Lutes P, et al.A fundamentalmodel for prediction of hole curvature and build rates withsteerable bottomhole assemblies.SPE 95546, 2005

[7]白家祉, 苏义脑.井斜控制理论与实践, 北京:石油工业出版社, 1990

[8]唐雪平.变刚度梁柱理论及其应用.力学与实践, 2011, 23 (5) :12-15 (Tang Xueping.Non-uniform stiffness beam-columntheory and its application.Mechanics in Engineering, 2011, 23 (5) :12-15 (in Chinese) )

[9]唐雪平, 苏义脑, 陈祖锡.三维井眼轨道设计模型及其精确解.石油学报, 2003, 24 (4) :90-93 (Tang Xueping, Su Yinao, Chen Zuxi.Three-dimensional well-path planning modeland its exact solution.Acta Petrolei Sinica, 2003, 24 (4) :90-93 (in Chinese) )

[10]苏义脑, 唐雪平, 陈祖锡.初弯曲纵横弯曲梁的等效载荷法及其应用.力学与实践, 2004, 26 (1) :42-44 (Su Yinao, TangXueping, Chen Zuxi.Equivalent loading method for solv-ing beam-column with initial bending and its applicationin drilling engineering.Mechanics in Engineering, 2004, 26 (1) :42-44 (in Chinese) )

钻孔灌注桩钻具打捞 篇3

关键词：钻孔灌注桩,钻具打捞,钻具掉落

1 工程概况

石首长江公路大桥主桥为双塔单侧混合梁斜拉桥, 主桥索塔采用收腿的倒Y型造型, 圆端矩形承台, 103#主墩采用58根直径2.5 m桩长119m钻孔灌注桩作为基础。2015年10月1日正式开工, 2016年2月20日主墩桩基灌注完成。区域地质资料、工程地质调绘及勘探成果, 桥址区地层结构较主要为第四系全新统冲积层 (Q4al) 黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂及第四系上更新统冲洪积层 (Q3al+pl) 粉细砂、黏土、粉质黏土、卵砾石。

2 事故概况

石首长江公路大桥钻孔灌注桩基础施工过程中共发生了一起掉钻事故, 钻具掉落位置于-58.7m, 黏土砾石层, 距地表96m, 事故钻机为ZDZ3500型液压动力头钻机。掉落物为钻头及配重, 掉钻具总重量约6t。

3 事故处理

3.1 事故过程及分析

事故桩基设计孔深为133.158m, 护筒标高为37.183m, 20115.12.2开孔钻进, 2015.12.14发现钻机进尺异常且排渣口无钻渣排出, 钻机操作人员初步认定为钻头刀齿磨损严重或是孔内存在异物, 14日15:30分开始提钻, 截止到21:00提钻完成后发现, 配重与导向间螺杆断裂, 钻头及配重掉落。

3.2 打捞方案

3.2.1 钻心打捞 (内挂式打捞)

(1) 这一方案的原理是:将打捞器插入掉落钻具钻杆内, 由于滑块自身重力的作用, 滑块会在斜面滑道内自由滑动, 随着滑块向下移动, 滑块的外径逐渐增大, 当滑块接触到事故钻具内壁时, 在提动打捞器, 在钻具重力的作用下, 依靠滑块与钻具内壁的摩擦力卡紧, 当摩擦力大于钻具重力时, 孔底钻具将会同打捞器一起提升。

在发生掉钻事故时, 根据现有数据计算出掉落钻具的具体位置后开始实施钻心打捞, 鉴于孔内泥浆经过了一天的沉降, 钻具上可能会有沉淀的钻渣, 我们通过测锤进行探触, 可以感觉到明显的触碰效果, 初步认定满足打捞条件。

(2) 失败总结:经过这三次失败的打捞, 钻心法打捞方案最终流产, 通过这三次失败的打捞, 我们认识到, 对于各个钻机的钻具情况, 包括各个钻机的钻具型号, 内径外径以及钻头各个连接处的内外径都应该有一个详细准确的记录, 确保出现事故时可以及时提取, 以便能够及时准确的解决问题。

3.2.2 筒式三抓打捞钩 (外卡式打捞)

(1) 打捞过程:这一方案是利用配重的法兰盘受力, 依靠提升力将孔内钻具提出。根据掉落钻具配重法兰盘尺寸, 现场制作三抓打捞器, 制作完成后在现场进行试验, 在试验成功后确认方案可行, 下打捞器进行打捞。对于本次打捞, 关键点在于掉落的钻具是否呈水平状态, 这决定了三个打捞挂钩能否顺利钩挂上掉落钻具的法兰盘。

(2) 打捞总结:外卡式打捞方案准备工作充分, 原始数据准确, 打捞过程细致, 以致能够在短时间内将掉落钻具成功打捞。

3.3 事故预防措施

开钻前应清除孔内杂物, 检查所有钻杆、钻具、连接装置, 对于那些有损伤和磨损的要做上标记, 特别是应力较集中的焊接处要仔细检查, 有问题及时处理;对于比较坚硬的地层, 应采取减压、低钻速钻进, 防止扭矩太大, 发生掉钻事故。

4 总结

这次掉钻事故, 钻机操作人员经验不足且工作不够细致, 没有及时发现钻机的钻压数值变化, 机组人员以及钻孔负责人也未能做出准确的判断, 致使失去最佳处理时机。通过这次掉钻事故, 让我们清楚的认识到, 在钻孔施工的过程中采取积极有效的预防措施, 能够大幅降低事故发生率, 保证钻孔施工的正常有序进行。在施工现场也应该提前准备好用于打捞的各种器具, 以便在出现问题时能够第一时间解决, 节约中间环节的等待时间, 尽可能的减小事故带来的影响。对于此类事故, 每耽搁一分钟就多了一分打捞风险和处理难度, 能否一次打捞成功在侧面反映了施工单位的应急处理能力以及现场主管人员的技术力量。

参考文献

[1]李荣华.浅谈超深大直径桩的施工和钻具打捞[J].西部探矿工程, 2009 (10) :49-50.

浅议钻具的维护与管理 篇4

1 钻具的储存

无论是在仓库或是在工作场所, 都要按下列要求进行储存。

(1) 要储存在管架台上, 管架台要垫离地面0.3m以上, 防止水、湿气、泥土的锈蚀。

(2) 架存不许超过三层, 层与层之间应均匀衬以垫木或垫杠三根, 防止钻具产生弯曲。

(3) 钻具应按钢级、壁厚、质级分类、接头水眼大小分别存放。每根钻杆在适当部位打上钢印 (包括钢级、壁厚、编号) , 并登记卡片两张, 一张存档, 一张随钻杆转运。

(4) 对长期存放的钻具, 要定期检查其内外表面的腐蚀情况, 并进行防腐工作。

(5) 公、母螺纹及台肩要清洗干净, 涂好防锈油, 戴好螺纹保护器。

(6) 凡是检查出的有问题的钻具, 要与完好钻具分别存放, 避免混入好钻具中。并且要用红漆或黄漆在有问题的地方标上明显的记号。

(7) 在管子站内存放, 要取掉钻杆上的胶皮护箍, 否则, 它会在钻杆本体上造成环状腐蚀槽。

2 钻具在日常使用中的维护工作

(1) 钻具上下钻台, 公、母螺纹必须戴好螺纹保护器。并且要平稳起下, 不许碰撞钻杆两端的接头。

(2) 钻具连接前, 要将公、母螺纹及台肩清洗干净, 仔细检查, 认为没有问题, 方可涂好合格的螺纹脂, 进行连接。特别是方钻杆保护接头更要注意, 因为它要和每个钻杆母接头连接一次, 该接头若有损伤, 会造成许多钻杆母接头的损伤。

(3) 上、卸螺纹时, 绝不允许大钳咬钻杆本体。

(4) 当钻具悬重超过1100Lv时, 井口不许用短体卡瓦夹持钻具, 以免挤伤钻杆, 此时应改用长体卡瓦或用双吊卡进行起下钻和接单根等工作。

(5) 空吊卡、钻具立柱或单根均不许撞击井口钻具的母接头台肩。

(6) 上扣时, 公、母接头必须对中, 当有摇摆和阻卡现象时, 不能快速旋扣。当发现有咬扣现象时, 必须卸开重上, 不能用大钳硬上。

(7) 上扣时, 必须用双钳按标准扭矩紧扣, 不能松也不能过紧。

(8) 鼠洞接单根时也必须用双钳紧扣。

(9) 钻铤的提升短节也必须用大钳紧扣。

(10) 卸扣时, 大钩弹簧要承受一定的拉力, 保证被卸开的螺纹不受压力, 同时也要防止钻具立柱在弹簧力的作用下撞击井口的母接头。

(11) 卸扣时, 不许用转盘绷扣。

(12) 要避免产生刻痕, 特别是横向刻痕, 这些刻痕大部分是由大钳、卡瓦和井下落物造成。

(13) 除处理事故外, 弯钻杆不许下井, 特别是不许使用弯曲的方钻杆, 如发现方钻杆弯曲, 应立即换掉。

(14) 不能用钻杆做电焊时的搭铁线, 因为容易烧成伤疤。

(15) 在任何情况下, 都不允许超过钻具的屈服强度提拉或扭转。

(16) 使用高矿化度钻井液时, 应加防腐剂, 以保护钻具。

(17) 钻井液的p H值应维持在9.5以上, 这样可以减少腐蚀和断裂。

(18) 钻遇硫化氢气体, 应坚决压死。如必须在硫化环境中工作不可, 应使用E级钢以下的钻杆。这里要特别提醒一点, 各种配合接头也不得用高级合金钢制造。

(19) 井下温度超过148℃时, 在钻井液处理剂和螺纹脂中, 要避免含有硫的成分。

(20) 进行钻杆测试时, 钻杆在硫化氢环境中暴露的时间不得超过1h。可以泵人抑制缓冲液, 在钻杆关闭后, 可通过循环短节进行钻柱循环。

3 钻具管理

为了合理地使用钻具, 延长其使用寿命, 减少钻具事故发生率, 还须制定一套合理的钻具管理制度。

(1) 钻具应分类组合, 成套使用, 实行租用制度。把新钻杆、一级、二级、三级钻杆的租金拉开档次, 优质优价, 次质次价, 有偿使用, 损坏赔偿。鼓励浅井、中深井使用二、三级钻杆, 彻底废除钻具费用摊销制度。

(2) 入井钻具要详细检查钢号 (没有钢号者要补打钢号) 、壁厚、公母接头水眼直径 (注意:有些规范相同的钻杆, 其接头水眼并不一样, 更有甚者, 一根钻杆的公、母接头, 其水眼直径也不一样) , 丈量长度, 登记造册。要把接头台肩及螺纹清洗干净, 检查有无致命的损伤, 同时还要检查钻杆本体有无致命的损伤, 不合格者不许下井。

(3) 在井使用钻具要实行定期上下倒换制度, 抽上加下或抽下加上均可, 目的是改变钻具的受力状态, 使整套钻具的各个部分的受力趋于一致。

(4) 执行错扣检查制度, 如果是三个单根组成一个立柱的话, 每起一趟钻, 错卸一个单根螺纹, 三趟钻即可错卸完。错扣检查的目的有二:

(1) 检查接头螺纹及台肩的完好程度, 如发现螺纹内没有螺纹脂或者是充满了钻井液, 肯定是台肩密封失去效用, 应详细检查螺纹及台肩有无损伤;

(2) 经常错卸螺纹可以防止螺纹紧难卸的问题。

(5) 要执行定期探伤制度。钻具的暗伤, 特别是螺纹部分的暗伤, 用肉眼是难以检查出来的, 必须用超声波或磁粉进行探伤。钻铤和各种连接接头的螺纹, 每运转200~300h应探伤一次, 这是经验作法, 各地区可以根据自己的实际情况, 确定合理的探伤时间。

(6) 在腐蚀性的作业环境中, 最好使用有内涂层的钻杆, 并要定期检查内涂层剥蚀情况。利用内窥镜检查内涂层是比较麻烦的, 可以用测厚仪测量钻杆不同部位的壁厚, 推知内涂层的好坏状态。

(7) 各种连接接头必须定期卸开检查, 如有问题, 应及时予以更换。

(8) 要经常用肉眼观察, 钻具表面有无麻坑、横向刻痕和裂纹, 防腐层是否损坏, 接头台肩是否平整, 宽度是否磨薄, 螺纹是否磨尖、变形及损伤, 钻具是否弯曲, 接头是否偏磨, 发现以上情况, 应将该钻具降级使用, 或送管子站进行修理。

(9) 钻具卸入场地存放时, 应用清水清洗钻具内外表面及螺纹, 清除腐蚀性物质, 并在接头螺纹及台肩上涂上防腐油, 并戴好螺纹保护器。

参考文献