沙河钻探施工中绳索取心钻杆折断及原因分析

王金河，王献斌，姜光忍

（河北省地矿局第一地质大队，河北 邯郸 056001）

1 前言

绳索取心钻探是一种在钻进过程中，当岩心装满岩心管，不需要把孔内钻杆提升到地表，而是借助专用的打捞工具从钻杆内把岩心管捞取上来的钻探方法。它和普通金刚石钻进相比，具有钻杆壁薄，钻头唇部壁厚、钻杆与孔壁孔壁间隙小等特点，由于钻进效率高，人工劳动强度低，钻头寿命长，钻孔质量好，钻孔事故少等优点，而被广泛应用。

而实际上，由于自80年代末地质找矿的不景气，绳索取心钻探工作量很少，技术人员流失严重，绳索取心钻进技术停滞不前，甚至不知道基本钻探常识，造成钻孔事故频繁发生。目前，使用绳索取心技术获取岩心的工作越来越多，经常遇到钻杆经常折断的现象，钻杆使用方和加工制造方经常发生纠纷。本文就沙河钻探施工钻杆折断从野外施工和钻杆制造本身进行分析可能存在的因素。目的在于加强野外预防措施，避免和消除技术和操作方面的潜在问题，找到钻杆存在的弱点，提高整个钻探系统的可靠性。

钻杆发生折断事故的原因肯定是多方面的，找到其中的主要原因并加以解决和排除，是解决问题的根本，胡子、眉毛一把抓是不可取的，不然就忽视了根本原因而舍本逐末。

2 钻探施工介绍

本事故发生在沙河市铁矿勘查钻探现场，钻孔为直孔，95开孔后，下89套管，使用我队生产的用Φ71加强型绳索取心钻杆进行钻探施工，施工方开始反映钻杆接头自行松开，到现场后发现施工单位夹持部位不对，钻杆夹持器和自由钳夹持部位应该分别为上下钻杆的两个接头，实际夹持部位为上下钻杆的两个钻杆体，造成钻杆接头与钻杆体松开，我方纠正不正常操作并嘱咐一定要夹持接头，以免松开，造成不良后果。一个月后，施工方再次反映钻杆螺纹处出现断裂，并且大部分出现钻杆接头与钻杆体螺纹连接处，且不在接头公螺纹大径第二扣处，发生在内螺纹距端面30～40mm处，这与以往的绳索取心钻杆断裂部位不同，通常钻探施工中，由于钻杆工况恶劣，经常发现钻杆断裂现象，钻杆耐用度不足万米，绳索取心钻杆断裂部位为钻杆公母接头螺纹连接处，且为接头公螺纹大径第二扣处。这一异常现象引起我方高度重视，并迅速赶往现场，了解情况。

3 因素分析

沙河钻探施工中绳索取心钻杆断裂问题，现场确实存在一定数量的钻杆接头断裂，并且进一步发现断裂部位大部分出现在与钻杆体连接的钻杆接头内螺纹上，这与以往断裂部位在接头公螺纹大径第二扣处并且在公母接头螺纹连接处不符，需要引起重视，并进一步进行质量分析和处理。现就钻杆制造和钻杆施工因素两方面分析。造成钻杆接头断裂部位发生在内螺纹距端面30～40mm处原因：接头材质和热处理存在缺陷不会改变断裂部位；接头螺纹加工存在缺陷有可能造成断裂部位发生变化；施工因素有可能引起断裂部位发生变化。

措施：（1）将断裂接头进行金相分析，来确定是否热处理存在问题；（2）通过万能工具显微镜检查螺纹前后一致性；（3）调查钻杆加工程序变化情况；（4）调查其它使用单位是否出现类似情况；（5）调查钻杆施工中不正常因素。

结果：（1）采集断裂接头试样5个，进行金相分析，接头热处理硬度、状态符合设计要求，状态为回火索氏体，即使接头材质和热处理存在缺陷不会改变断裂部位；（2）通过万能工具显微镜检查不同时期螺纹接头3个，检查结果为螺纹加工一致性好，符合图纸设计要求；（3）通过对制造部主任、工人调查，调看程序，自2008年11月调整程序后，未再进行程序变化，技术部门也没有新的设计更改；（4）先后调查多家钻杆使用单位，均表示钻杆使用正常，个别断裂接头断裂部位在接头公螺纹大径第二扣处居多。（5）对钻探施工因素进行调查和分析，反映钻杆共钻进两孔累计进尺700m左右，下89套管，转速100多转，钻孔斜度不超标，断裂情况与深度无关，现机长很有经验，以上因素都是正常状态不足以使钻杆断裂，其它机台使用其它单位生产的钻杆也没有出现类似情况。其它影响因素如钻压、地层等因素，不是太清楚，但不会引起断裂部位的变化。另外钻杆开始使用时。由于使用不当，夹持器夹下钻杆体、钳子拧上钻杆体，造成钻杆接头内螺纹与钻杆体公螺纹松开，由于螺纹副之间存环氧树脂并且已经硬化，环氧树脂失去所起作用，当环氧树脂硬化物脱落时，钻杆螺纹不好到位，造成该连接处工况恶化，尤其螺纹不到位时，工况更差，应该是导致接头内螺纹断裂重要原因。

在钻探施工中，钻杆的正确使用至关重要，如严禁强力起拔严重损伤钻杆；禁止螺纹端部与铁器接触；采用合理的钻压，尤其是在钻头不进尺时，严禁盲目加压，否则不但易于引起钻杆弯曲，而且使螺纹变形；拧卸钻杆不能用铁锤敲击，要用多触点自由钳拧卸。在拧卸过程中必须坚持使用丝扣油，以减少螺纹拧卸时的表面磨损，减轻工人劳动强度，提高螺纹密封性能；钻杆搬迁时，钻杆两头装上“护丝”，丝扣上涂抹防锈油；装卸要轻，并要放置平整；钻杆弯曲超过3mm要及时矫正。直径偏磨1mm或均匀磨损1．5mm或夹偏的钻杆均不能再下入孔内。

4 结语

综上所述，认为钻杆接头内螺纹发生断裂不存在加工制造问题，是由于开始阶段钻杆使用不当，环氧树脂硬化物脱落造成钻杆断裂。应当加强钻工培训，正确操作，以保证钻杆的正确使用。

［1］ 吴福云．S75绳索取心钻杆折断事故的原因分析［J］．西部探矿工程，2006（10）．

［2］ 王运凡．金刚石钻进中钻杆折断原因分析及其预防措施［J］．西部探矿工程，2008（9）．

［3］ 张蛮庆．S75绳索取心钻杆折断事故的某些施工因素及其预防措施［J］．探矿工程（岩土钻掘工程），1986（2）．