机井施工中井孔弯曲倾斜和坍塌事故的成因及预防

钟耀斌，李永芳

(陕西省宝鸡市地下水管理监测处，陕西 宝鸡 721001)

机井施工中井孔弯曲倾斜和坍塌事故的成因及预防

钟耀斌，李永芳

(陕西省宝鸡市地下水管理监测处，陕西 宝鸡 721001)

井孔钻进在机井施工中是最为重要的一道工序，是影响整个工程成功与否的首要因素。为了提高钻井效率和成孔质量，在施工中必须严格按照机井施工规范去操作，减少钻进中容易发生的事故。对井孔钻进中常见的井孔弯曲倾斜和塌孔事故的成因及预防办法进行分析和总结，提高机井施工质量及成井率。

机井施工;井孔事故;成因;预防措施

地下水是水资源的重要组成部分，而地下水的开采基本都是依靠机井工程实现。2010年底，宝鸡市水资源公报显示，全市共有机井16290眼，供水能力占到全市总供水量的53.35%。机井工程有效的保障了我市的工业、农业生产，对应对自然灾害、提高人民生活水平，促进社会发展发挥着非常重要的作用。而在钻井施工过程中，井孔钻进尤为重要，它关系到钻井效率的高低和成孔质量，只有认真细致的做好这一工艺流程，才能减少机井施工中的事故，保证成井质量。对近年来钻井中发生井孔弯曲倾斜、塌孔事故和防治措施进行分析和研究。

1 井孔弯曲倾斜

1.1 引起井孔弯曲倾斜原因分析

钻进过程中发生的井孔弯曲的原因很多，主要为以下几个方面。①地层软硬变化处，钻头受到地层阻力不均匀，易斜孔。如由细砂地层向粗砂、砂砾石地层钻进时，粗砂、沙砾石地层对钻头阻力大且分布不均，钻头容易向阻力小的方向偏斜。②钻进中钻压、泵量、转速配合不好或冲程、回绳长度掌握不好。③钻机安装倾斜，滑车、转盘中心、井孔中心不在同一条铅垂线上。④浅孔段钻进时钻压过大，不能使钻具保持垂直。⑤钻杆不直，钻头刀刃不对称，镶焊钻头合金不均匀、不正，切削圈和钻杆中心不同心。⑥变径或扩孔时，未安装扶正装置或小钻头内有对准钻孔中心。⑦采用过高的钻速，使钻杆产生过大的离心旋转，造成井孔弯曲。⑧钻机安装不稳固，钻进中移位，使钻具中心线与井孔中心偏离。⑨泵量过大，强烈冲洗孔壁，造成孔径超过钻头直径。

1.2 预防井孔弯曲倾斜的办法

了解了井孔钻进中弯曲倾斜的因素后，我们可以根据这些影响因素在施工中注意以下几点，发现问题时及时注意并分析，就能降低和减少井孔弯曲倾斜的事故。①钻机安装必须符合要求，地基做到充分夯实，保证在钻进中不产生大的变形。开钻前和钻进过程中，滑车、转盘、孔中心三者始终保持在一条铅直线上，随时检查各部件的固定螺栓，发现松动及时校正紧固。冲击钻安装稳固后，要注意拉近绷绳，使各条绷绳松紧适度。②认真检查钻杆、钻头等是否符合标准，如果有弯曲钻杆、钻头磨损严重、合金掉落应及时修理更换。③开孔浅孔段钻进时，钻速要慢，钻压要轻，采用小泵量;地层软硬变化处适当掌握钻压和转速，不可加压过大，转速过快。④钻进坚硬地层或深度较大时(超过150 m)，要适当加大钻具质量，采用钻铤或加重钻杆加压。⑤变径和扩孔时，应加扶正装置，等钻进深度稍大，钻具自重可保持自身垂直后，可去掉扶正装置。⑥若动力、钻机负荷许可，尽量采用大直径钻头一次成孔，尽量减少扩孔次数。⑦冲击钻进时，应下护筒，钻具必须处于护筒中心，以保证垂直冲击。开孔时，冲程要小，控制回绳长度，防钻具摆动。钻进中，随时观察钢丝绳，不可移位，并及时清理孔底岩屑。

2 塌孔事故

塌孔是比较严重的事故，排除需要耗费很长的时间，花费大量的人力、物力。甚至造成钻头损失和钻孔报废的严重后果。

2.1 引起塌孔事故的原因

塌孔的原因在施工中主要有以下七点。①没有根据钻进中的地层变化及时更换泥浆的比重和粘度。在容易坍塌的土层，没有使用粘度大和比重大的泥浆;在高压含水层中钻进时，使用泥浆比重小，含水层水头压力超过泥浆柱压力，致使含水层处孔壁坍塌;泥浆内含砂量过大，胶体率很小;停钻期间或钻进中泥浆泵发生故障，造成泥浆沉淀在井孔下部，上部井孔内泥浆比重变小，致使上部含水层压力超过泥浆柱压力，引起上部孔壁的坍塌。②钻孔上部为容易坍塌的岩层，如粉砂层，施工前没有下好护筒，又由于上部水面动荡严重，造成上部坍塌。③高压水护孔时，供水跟不上，使钻孔内水位降低，或打到有漏洞(如溶洞或裂隙)的土层，突然漏失大量泥浆或压力水，没有来得及补充，而使井孔中水位急剧下降。④在钻进中因为某种原因，将孔壁撞塌或者修孔时使泥皮被削掉而造成塌孔。⑤钻进期间，井管附近含水层受到强烈扰动(如井孔附近进行强烈的抽水)也容易造成塌孔事故。⑥停工时，未按规定时间检查井孔内泥浆情况，泥浆漏失过多未能及时补充，或者未按规定时间及时搅动井孔泥浆，大部分泥浆沉淀在孔底造成泥浆比重上下不均匀，引起上部井壁坍塌。⑦新打的井孔距离报废井孔过近，报废井孔对周围的地层扰动，造成新打机井容易坍塌。

2.2 塌孔事故的预防办法

根据容易引起塌孔的原因，要做到塌孔的预防，钻井施工人员必须在以下方面特别注意，才能减少塌孔事故的发生。①机井施工前先调查井位处的地层情况，根据地层具体情况采用比重、含沙量、粘度、胶体率适宜的泥浆。②安装好护口管，深度可根据地层情况和地下水位埋深确定。当为松散土层易坍塌时，护管应下深一些，至潜水位以下1M或至不透水层。护口管与孔壁之间的间隙要小，并用粘土球封闭，防止孔内泥浆水与护管外串通。③停止施工期间，要经常检查井孔内泥浆情况，每4～8小时，搅动或循环泥浆一次，保持孔内泥浆上下均匀，稠度一致，并根据泥浆漏失情况及时向井孔内补充泥浆。④修孔或扩孔时，应先加大泥浆的比重、粘度。然后再进行修孔或扩孔。⑤钻进过程中要注意调整井孔内泥浆，避免终孔后使泥浆突然稀释，更不能用清水稀释泥浆，以免造成塌孔。⑥特殊地层中钻进时，应多储备泥浆，以防泥浆大量漏失，来不及补充而引起的塌孔。⑦钻进期间，应避免扰动井孔附近的含水层。井孔附近有强烈抽水时，不要进行钻进。

3 结语

做为一个农业和工业型城市，宝鸡市近年来钻井数量较多，钻进过程中出现的事故也相应较多，这就需要我们机井施工、管理人员对常见的井孔倾斜和塌孔事故加以重视，精心施工，严格管理，把事故消灭在萌芽状态。根据2010～2012年近2年来机井施工中井孔钻井工序来看，井孔钻井过程中如果注意引起井孔倾斜和塌孔事故的原因及预防办法，按《机井技术规范》进行施工，就可以大幅的减少钻井事故，从而保证钻井工程的质量，降低施工成本，提高施工效率。

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1004－1184(2012)05－0086－02

2012－06－28

钟耀斌(1978－)，男，陕西凤翔人，助理工程师，主要从事机井管理、地下水取水工程水政执法工作。