淺談地質鉆探過程中套管事故的原因及處理

董保華

（安徽省核工業勘查技術總院，安徽 蕪湖 241000）

1 工程實例

安徽省南陵縣戴匯-九甲銅礦普查項目的ZK103鉆孔，設計孔深900米，一開口徑?130，鉆進到67米位置下入?127套管67.2米，二開?110口徑施工鉆進，鉆進至100米左右位置，在一次下鉆過程中受阻，鉆具下不到孔底，由于操作人員經驗不足，判斷失誤，誤認為是套管接頭變形，于是回轉擠壓研磨，從而把127套管研磨破損并取出部分套管碎片及孔壁巖石（如圖1）。

圖1 套管研磨破損并取出部分套管碎片及孔壁巖石

鉆探負責人了解事故情況后召開機組會議，首先下入?127公錐進行打撈，由于該段地層為紅色角礫巖，并且已經取出孔壁巖石，鉆孔已經超徑，套管斷頭已經斜靠孔壁，公錐無法進入錯位套管，于是決定在公錐前端焊接2米長度?50普通鉆桿并在其前端斜切口（縮小接觸面積起引導作用），通過該方法順利讓公錐進入套管，通過人工回轉（套管破損嚴重，鉆機回轉扭矩不好掌握）地面鉆桿，最終順利取出孔內遺留全部套管（如圖2）。

圖2 取出孔內遺留全部套管

2 地質鉆探過程中套管事故發生原因分析

2.1 套管及接箍質量

在地質鉆探過程中，套管的材質以及厚度參差不齊，還有選用的接箍與套管緊密度是否符合要求，在施工過程中，選用的套管及接箍質量過差則有可能在下套管過程中會發生套管變形、脫離、折斷等情況，或者是使用壽命有限，在未成孔之前套管在孔內就出現脫扣、變形以及折斷的情況發生。

2.2 孔內泥漿性能

套管的下入和起拔與孔內泥漿性能情況有很直接的關系，在下套管前，應該盡量替換掉孔內性能較差的泥漿，盡量減少孔內巖粉以及沉渣的數量，若孔內用泥漿無法達到一定的懸浮和護壁要求，泥漿中的固相物質便會在井壁內側囤積或形成成泥皮，隨著作業時間的增加，固相顆粒堆積，泥皮越來越厚。鉆進過程中套管會受到固相顆粒的擠壓造成變形甚至斷裂，或者是成孔后起拔套管的難度大大增加，進而出現套管遺留事故。

2.3 套管下入起拔及封固

地質鉆探下套管環節中，一是套管底部沒有坐落在硬盤上，下部沒有合理封閉，造成鉆進過程中沖洗液對套管底部沖刷，以及鉆具對套管經常碰打，造成套管底部懸空，導致套管下沉。二是下入套管不正，或下入是強擊插進，或地層發生位移，或者鉆孔超徑嚴重和彎曲，都會造成套管偏斜；三是起拔套管時強拉硬頂會發生套管折斷；四是套管下在嚴重彎曲的孔段，或者套管本身嚴重彎曲，下套管時阻力大采取強壓硬打迫使套管下降，五是套管底部和上部沒有進行密封措施，這樣施工過程中孔內泥漿進入套管外壁與孔壁的環狀間隙內，造成對套管外孔壁的沖刷和套管與孔壁之間泥漿性能的破壞和孔內返出泥漿中的巖粉進入套管與外孔壁的環狀間隙中，造成后期套管的卡夾，六是下入套管如果相對較深時，施工時間較長時，沒有在套管與接箍合縫出通過點焊加固套管等措施導致套管脫扣。

3 地質鉆探過程中套管事故發生處理方案

3.1 套管偏斜的處理

（1）發現套管柱下人后產生偏斜時，可將套管柱上提一段距離，扭轉一定角度再下。下定后，用儀器測量其彎曲度，如符合要求，則可將管柱固定，如彎曲度仍然很大，必須將管柱提出孔外，糾正孔斜后，重新再下。

（2）下套管跑鉆時，特別是在鉆孔較深時，應該及時撈出事故套管，更換墩彎或墩壞部分套管。

3.2 套管下跑的處理

（1）如果跑下去的套管上端的絲扣完好，而且也不歪斜，則根據跑下去的深度從孔口下人補充套管，與跑下去的套管在孔內直接連接，然后在孔口用套管夾板固定。

（2）如果跑下去套管上端壞了，應把跑下去的套管打撈、起拔上來，重新下人。

（3）如果上端已壞的套管起拔不上來，則可先用大一級口徑擴孔至套管頭以下0.3m～0.5m，然后采用同徑套接。如果孔徑允許換小，則可在原套管內再下人一套小一級套管。采用同徑套接時，在補入套管的下端焊接大一徑的套箍，套在下跑套管的上端。

3.3 套管脫節和錯動的處理

發生套管脫節后，必須將上部套管全部提出，檢查脫節處的情況，分別采取不同的處理方法。

（1）如果套管脫節后，上段套管與下段套管絲扣都很完好，而且中心線未錯開，則用上段套管與下段套管直接對扣。

（2）如果下段套管在脫節后，斷頭已經損壞，但中心線尚未錯開，這時必須先用公鏈把這一段套管卸掉，或用割管器把損壞的部分割掉，然后再用處理下跑套管的方法處理。

（3）如果下段套管在脫節后，上、下絲扣都完好，但中心線發生了錯動，下入套管對接不上時，可采用導向體下人；當上部套管下入到離下部套管管口。0.3m～0.5m時，用鉆桿下人鐵質錐形體并停留在兩段套管的中間，扶正上下套管，再下降上段套管。

（4）如上述方法處理無效，允許換徑的情況可下入小一級口徑套管。

3.4 套管折斷的處理

（1）用套管公錐或撈管器打撈折斷的套管。如果需要重新下人，則換用完整套管，

（2）如果折斷的套管難以起拔上來，則可用同徑套接、或同徑座接等方法處理。

（3）如折斷的套管較深，在允許換徑的情況下，可下人小一級套管。

3.5 套管卡夾的處理

所謂套管卡夾，就是指套管在提拔時受到卡塞拔不上來。

如果孔內套管數量較少，巖層較完整，套管下人的時間不長，套管被卡夾不嚴重時，可直接用升降機起拔，或采用多股鋼絲繩強力起拔。如果孔內情況復雜，套管被卡夾較嚴重時，可先用千斤頂將套管頂活，然后再用升降機起拔，或者采用拉打結合，頂打結合的辦法將套管處理活動后，再用升降機起拔。如果孔內情況復雜，套管數量較多，卡夾得特別嚴重時，經上述方法處理無效，則可采用兜底強力起拔，擴孔反套管，“割、擴、卡”起拔，等方法進行處理。

3.6 擴孔反套管

擴孔反套管，適用于套管很長，不易起拔，且地層比較穩定的情況下。

擴孔鉆具應比孔內套管大一級，長度相當于兩根套管。使用帶內錐度小肋骨鉆頭，異徑接頭應連內絲扣，以連接導正鉆桿和導正器。導正器長度應超前擴孔鉆頭200mm～300mm。擴孔時，應采用慢速輕壓。感覺孔內有阻力，應適當提動鉆具，防止擠夾鉆。進尺不宜過快。提鉆后，應灌孔，防止坍塌。

擴孔超過一根套管后提鉆，再下人反扣套管公錐，用反管器或利用開反車將套管反回。這樣反復進行，可逐漸將套管全部反回。為了反回套管時省力，可先用千斤頂將套管絲扣頂松或者是利用切割器將套管切斷后再反。每次擴孔長度應超過每根套管長度1m～1.5m，以便下次擴孔時導向擴孔鉆具找著原來的地方。

4 結論

隨著科學技術的發展，現代地質鉆探工作效率有了顯著提升，因此保障鉆探施工安全和效率，進行深孔地質鉆探過程中套管事故處理項目研究頗為重要。在地質鉆探過程中，選擇正確的處理手段，避免發生套管事故發生，實現套管鉆井技術的廣泛應用，對于解決地層鉆進問題以及深孔鉆進問題，有著重要研究價值。