浅谈水文地质钻探事故处理

李孔荣

吉林省四平地质工程勘察院，吉林 四平 136001



浅谈水文地质钻探事故处理

李孔荣

吉林省四平地质工程勘察院，吉林 四平 136001

本文根据水文地质钻探经验，系统地总结了孔内事故的种类和各类事故的处理方法，对如何作好水文地质钻探工作，多快好省地钻凿供水管井，提高经意效益，避免损失，具有一定的参考价值。

水文地质钻探；塌孔；卡钻、埋钻；钻具折断与脱落；孔斜；井管断裂；钢丝绳折断

0 引言

地下水主要埋藏在地下砂类地层、砂岩类地层以及断裂构造带中，是在漫长时间里通过渗流作用形成于含水层中的，在大多数情况下，其水质都要优于地表水，是生活用水的首选水源，是生产用水的补充水源。

无论是含水层还是含水系统，无论是孔隙水、裂隙水还是岩溶水，地下水都有其特有的赋存空间，这类空间，孔隙、裂隙及地质构造都很发育，在这类地层钻进成井，事故常常发生是在所难免的，如何处理水文地质钻进中的这些孔内事故是很重要的，对我们加快施工进度，避免经济损失，提高经济效益都是有意义的。

1 坍塌事故

坍塌事故主要发生在第四系、新近系和古近系地层，以及新近的填土场地和构造破碎带中。岩性主要为亚砂土，粉砂、细砂、粗砂、砾砂、卵砾石层等，新近系和古近系的粉砂岩、细砂岩等类地层也极易坍塌，虽然成岩了，但大多数情况下，胶结很弱，甚至无胶结，在循环水流的冲击下，均呈砂状。同时新近系和古近系地层中某些泥岩也很容易坍塌，例如，通榆地区，新近系和古近系中有一段灰白色泥岩，非常容易坍塌，如果对该地区地层不了解的话，常常会受到意想不到的损失。

（1）当孔内发生崩塌时，应先将钻具提离孔底，并尽快将全部钻具提离孔外。

（2）处理事故前，应先查明坍塌的深度、位置、坍塌地段的地层、孔内泥浆指标和淤塞情况等，确定坍塌原因。

（3）当坍塌发生在孔口时，对没有安设护口套管的孔，应立即安装护口套管，对已安装护口套管但不符合要求的，应重新安装，护口套管底部一定要进入较坚硬密实的地层中，套管和孔壁间隙要用优质白土捣实，或者用水泥固定好，这很重要，如果不这样做，可能套管会失去应有的作用。

（4）当坍塌发生在孔上部含水层时，应下套管隔离坍塌地层，并用粘土封闭，清除孔下部的坍塌物、调整孔内泥浆的密度和粘度后继续钻进。

（5）当坍塌发生在孔下部含水层时，应调整泥浆密度和粘度进行处理。当调整泥浆指标不能排除事故时，应将坍塌部分用粘土全部填实，调整泥浆密度后重新开孔钻进。

（6）对于松散地层的塌孔，很多情况下，我们用亚粘土（也叫粉质粘土），把钻孔全部填满，间隔24 h或者更长的时间重新开钻。注意，亚粘土中的含砂量要小于10%，感官鉴别就是用手捻摸，没有砂感才行，如果有砂感，使用本办法后，效果大打折扣。

（7）在填砾过程中，当泥浆外流造成孔井坍塌时，应先在管外用直径50 mm导管注入泥浆冲洗坍塌物，再将钻杆活塞下入井内，封闭孔口，由上而下依次向各层滤水管上部压注泥浆，使泥浆通过滤水管从井管外携带坍塌物流出，直至最下层滤水管。

2 卡钻和埋钻事故

2.1 冲击钻卡钻

（1）上部卡钻时，不应强提，应松开钢丝绳将钻具下放，待卡钻部位松动后再上提。

（2）下部卡钻时，不应强提及反打，应绷紧钢丝绳，用力摇晃的同时上提解卡，处理无效时，宜采用多轮滑车、千斤顶或杠杆等上提处理。

（3）对于岩石块、杂物坠落等导致的卡钻，不应强提钻具，应使钻具向孔下部移动，钻头离开坠落物后再上提钻具。

（4）对于缩孔导致的卡钻，应向上小冲程反冲，边冲边提，直到提出钻具。

2.2 回转钻进卡钻

（1）对于松散地层钻进形成“螺旋体”井壁而造成的上部卡钻，应先使钻具降至原来钻进位置，再回转钻具，边转边提，直到提出钻具。

（2）对于缩孔造成的卡钻，应采用反钻方法边钻边提

（3）对于基岩中卡钻，不应中断泥浆冲孔，应加大提升力，提拔钻具或用千斤顶、绞车提出钻具。处理无效时，应采用提打吊锤振动方法或卸扣套钻方法进行处理。

回转钻进卡钻事故发生后要做好以下工作，为顺利解除事故创造条件：

第一维持井孔循环畅通。卡钻后一旦出水口或循环空间被堵，就失去了浸泡松扣的可能，并诱发塌孔和砂桥的形成，加重卡钻事故处理的难度。

第二保持钻具的完整性。卡钻后，在提拉、扭转钻具时，不能超过钻杆的允许拉伸负荷和允许扭转强度。一旦钻杆被拉断或扭断，断口不齐，会增加打捞难度，同时下部钻具断口会被钻渣和井壁落物堵塞，给打捞作业造成极大困难。

第三切忌将钻杆螺纹扭得过紧。连接螺纹紧扣后，将会给卸扣造成困难，也可能造成打捞工具损坏，延长吃力时间。

2.3 埋钻事故

埋钻事故可分为岩粉埋钻、塌孔埋钻和悬挤埋钻。埋钻事故多发生在松散破碎地层和钢粒钻进过程中。

（1）埋钻事故处理时，应先调整泥浆指标参数或下套管稳定孔壁。

（2）当埋钻严重时，宜先用空气压缩机、泥浆泵或抽筒清除上部沉淀物后，再上提钻具。

（3）上提无效时，宜使用千斤顶起拔。孔壁稳定时，宜在顶起过程中配合使用空气压缩机、泥浆泵冲洗。

（4）施工现场应备有常用的事故处理工具，以便于能够安全、快捷、科学、经济地处理事故。

（5）振击解卡工具是结构较为复杂的事故处理工具，主要用于钻具被卡后提供撞击力，使被卡钻具松动而解卡。与上提下放活动钻具的区别在于振击器提供了强大的动能，并将这种动能在极短的时间内转换成撞击力施加给卡点。振击解卡工具的种类，根据用途分为解卡振击器和随钻震击器，根据加放位置不同分为地面振击器和井下振击器，根据原理不同分为液压振击器和机械震击器，根据作用力方向不同分为上击器和下击器等。

（6）倒扣、切割工具是浸泡、振击之后仍不能解除卡钻的条件下进一步处理事故程序。外切割和倒扣一般用于被卡的钻头或钻铤，而内切割一般用于管径较大的被卡管钻具，如套管等。自由段管钻具的处理一般采用原管钻具转盘倒扣。对被卡段管钻具只能采用正扣钻杆套铣，使用反扣钻杆带反扣公锥倒扣。

3 钻具折断事故和钻具脱落事故

进行水文地质钻探，或者钻凿供水井，由于终孔孔径较大，钻杆折断和钻具脱落会常常发生。

（1）打捞断落钻具前，应分析事故钻具的部位、深度、靠壁状况，并宜下入打印器探测。打印器是一段长0.1 m的短套管，装在异径接头上，把段套管外用薄铁皮裹上，然后注入融化蜡水或沥青，使蜡水或沥青高出套管口10～20 mm，待凝固后把铁皮拆掉即成，其主要作用是为了探明钻杆或接头断脱情况。

（2）事故处理宜采用捞钩、公母螺纹锥套、抽筒活门卡或钢丝绳套等打捞工具，确认接上或套住断落钻具后再上提。

（3）当打捞工具已套上断落钻具但上提不动时，可按卡钻或埋钻事故处理方法处理。

（4）当断落钻具倒靠孔壁时，打捞工具上应带有导向装置。

（5）当小型工具、物件落入孔内时，应先将孔底的沉淀物清楚，再采用磁力打捞器、带弹簧卡片的岩芯管、抓筒或抽筒等器具捞取。

（6）打捞是以现场实际经验为基础的，打捞作业人员对钻井工艺技术应有深刻的了解，要掌握好各种打捞工具的工作原理和操作方法。常用的打捞工具有：公锥、母锥、反丝钻杆、卡瓦打捞筒、卡瓦打捞矛等，常用的井底落物打捞工具可采用“一把抓”、打捞杯、打捞篮、磁力打捞器等。

4 孔斜

（1）对于基岩中回转钻进孔斜可采用扶正器法、灌注水泥法进行纠斜。扶正器法：在粗径钻具上部加扶正器，把带合金钻头的粗径钻具放到钻孔偏斜的位置修孔。灌注水泥法：在钻孔偏斜起始处以下部分灌注水泥砂浆，凝固后再在钻孔偏斜起始处重新钻进。

（2）对于松散地层中回转钻进钻孔纠斜可采用扩孔法、导正法。

扩孔法：采用大于原钻孔直径的钻头进行扩孔，操作时应轻压、慢转，慢进尺。

导正法：在钻孔的上部加导正装置对钻具进行纠斜。

（3）对冲击钻进钻孔纠斜可采用修孔法、扩孔法、回填法。

修孔法：采用与原钻进相同直径钻头进行补焊后，下入已偏斜孔段上部以小冲程、缓慢向下冲击修孔。

扩孔法：先对钻头进行补焊，使其切削刃、摩擦刃大于钻孔偏斜段钻孔直径，再放至孔斜段的上部进行冲击扩孔纠斜。

回填法：先用与钻孔偏斜部位地层相近的黏土或碎石回填至偏斜段的上界、再下入钻具重新钻进。

（4）后导纠斜：在一次成孔的钻孔中发生孔斜采用，即在钻头的上端装数个直径略小于钻头的导正圈，将钻具下至空斜段以上数米开始钻进。操作中应采用轻压、慢转，自上而下反复扫孔，直至钻具上下无阻为止。

（5）前导纠斜：在扩孔钻进中，因变径造成孔斜时采用。在扩孔钻头的下端接上适当长度的小径导正钻具，当钻具下入钻孔后，让小径钻具导入原小径钻孔，然后轻压、慢转钻进扫至钻孔底，将小径钻具卸掉，再用扩孔钻头扫至钻孔底部。

（6）当轻度偏斜时采用修孔法，冲击时应少松、勤松钢丝绳，稳打慢放，防止钻头在孔内晃动，当钻孔呈漏斗形（上大下小）有一定坡度形成孔斜时采用扩孔法，当钻孔弯曲较大时采用回填法。

5 井管断裂与破裂事故

（1）处理井管断裂事故时，应先将断口以上井管提出，对井管损坏部位进行整修，并在上部井管的下端接喇叭导正管，下入与下部井管断口对接，再在管外用水泥浆或黏土球封闭固定。

（2）当井管破裂时，应根据破裂口位置选用处理方法。对于上部破裂口宜采用管外灌浆法处理，对于下部破裂口宜采用管内灌浆法处理，当破裂位置接近变径接头时，可在变径接头处下入一段直径小于破裂井管内径的钢管，钢管的上下端用橡胶法兰与井管对接吻合封闭。

（3）当井管脱落或井管断裂后掉落钻孔内时，宜采用砂、石填塞捞取井管法、丝锥捞取井管法或打捞断落钻具方法处理。当套管在钻孔中提断时，宜采用内、外卡工具卡取或采用处理埋钻方法处理。

6 钢丝绳折断事故

（1）当钢丝绳折断脱落到孔内时，应采用钢丝绳（2）捞取时，应将捞针或捞钩用钻杆送入孔内，插入卷曲的钢丝绳中转动，使钢丝绳牢牢地缠绕在捞针或捞钩上，再上提将钢丝绳带出孔口。

单角、双角捞针或特制捞钩捞取。

［1］ CJ/T13—2013，供水水文地质钻探与管井施工操作规程［S］.

［2］ 《水文地质手册》编写组.水文地质手册［M］.北京：地质出版社，1978.

［3］ 汤风林.岩芯钻探学.［M］ 武汉：中国地质大学出版社，1997.

［4］ 王文臣.复杂地层钻进冲洗液及堵漏培训教材［Z］. 吉林建工学院，2009

Discussion on the treatment of hydrogeological drilling accident

LI Kong-rong
Siping Geological Engineering Investigation Institute of Jilin Province， Siping 136001， Jilin， China

According to the hydrogeological drilling experience， the writer systematically summarizes the inner hole accident type and the processing method of all kinds of accidents， It has a certain reference value on how to prepare the hydrogeological drilling work， better and more economical to drill water wells， to improve the economic benefi ts and to avoid losses.

hydrogeological drilling； hole collapse； sticking of tool； build up in the hole； drill break and fall off； hole deviation； fracture of well tube， wire rope breaking

P634.8

B

1001—2427（2015）03 - 120 -3

2014-12-05；

2015-09-10

李孔荣（1966—），男，吉林四平人，吉林省四平地质工程勘察院工程师.