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1、钻掘工程学 Exploration Engineering,孔内事故处理与封孔,1,内 容,钻孔封孔及质量要求,孔内事故处理与预防,2,要求,要求：熟悉常见的孔内事故及发生事故的主要原因和危害，树立安全第一的意识；了解事故预防与处理的主要措施和方法。,孔内事故处理预防,3,1.事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,孔内事故处理预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,孔内事故按其成因可以分为人为事故和自然事故。,人为事故:指事故发生的主要原因是操作人员或有关人员没有严格执行钻探操作规程，没有根据生产的具体情况采取相应的技术措施而造成的事故。例如，断脱钻具、跑钻、烧钻等事故。,自然事故:指由于复杂
2、的地质条件等客观因素所引起的事故。例如，探头石卡钻、掉块挤夹钻具，孔壁坍塌埋钻等事故。,4,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,卡夹钻具事故,断脱钻具事故,跑钻事故,埋钻事故,烧钻事故,其它事故：如金属物件、电测仪器和电揽掉入孔内等事故。,1、事故分类,5,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,2、处理原则 弄清楚事故发生的前后情况。对发生事故的孔深和机上余尺，事故钻具的数量等要记录清楚；弄清全孔井壁岩层情况。事故钻具上部的形状等；对事故发生前出现的预兆，孔内事故钻具的数量规格，事故发生的经过，处理情况等要调查清
3、楚。,一、孔内事故的种类及其处理原则,认真分析研究事故发生的情况和孔内事故的现状，提出处理方案，订出安全措施。在恶性事故处理前，对所有使用机械设备(钻塔、动力机、钻机、泥浆泵及其传动皮带)、管材工具(包括打捞工具)以及提升系统等，都必须认真检查。,处理方案确定后，要抓紧时间，及时排除，以免事故复杂化。在处理孔内事故的一切操作中，在快的同时还要做到稳，防止慌乱，出现疏漏。保持泥浆的良好性能，才能保持孔壁安全和不致造成泥浆沉淀。,6,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,二、处理孔内事故的基本方法,用各种类型的矢锥或捞取折断、脱落的事故钻具。
4、一般情况下，用矢锥或打捞勾捞住后，用提升机提出孔口。遇有锁接头折断，钻杆断头平、齐、壁厚均匀，钻杆脱扣，带大卡头跑钻等事故头，一般用公锥打捞；遇有钻杆断头不齐，断头太薄，断头内眼被杂物堵塞，断头壁裂较长等事故头，一般用母锥打捞。,1、捞,7,8,在设备能力允许的情况下，通过升降机和复式滑车采取加大提升负荷的方法，对事故钻具进行强力提拔，用以解除轻微卡、夹钻和烧钻事故。用升降机强行提拔时，用力不应过猛，操纵升降机要掌握好所用的提升力，在不破损提引设备的前提下，进行有效提拔。同时，通过提拔力的大小，可了解孔内事故对钻具的阻力情况。,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、
5、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,9,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,事故钻具在某孔段遇阻，钻具不能提升，但能下降和回转，在此情况下，应尽可能在活动段距内开车向上回转，并上下串动，把挤压物扫碎或压入孔壁。,3、扫,10,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,对埋钻、局部糊钻、悬桥卡钻、泥皮吸附等事故，应尽一切努力施实开泵强行循环，不宜轻易关泵，并
6、强调使用优质泥浆，经强力冲洗后，再配合提拉，一般可将事故解除。,4、冲,11,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,用吊锤冲打事故钻具,通过振动力使事故钻具周围的挤卡物松动。此法对浅孔和中深孔的钻粒卡钻、掉块卡钻等很有效。吊锤可向上打，也可以向下打。钻具在提升过程被悬空挤夹时，一般是向下打。,5、打,12,13,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,
7、用千斤顶起拔事故钻具。对一些阻力较大的卡、埋、糊、烧钻等事故，用以上处理方法无效时，可采用千斤顶起拔。因为它的起拔能力比升降机的能力大得多。千斤顶不宜过快、过猛，以防事故钻具突然断裂。,14,15,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,当事故钻具有一定活动范围时，不仅要进行上提，同时注意依靠钻具本身重力，上提一定高度后，再向下回送，这样上下反复串动，可有效地解除轻微的卡埋钻事故。,16,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内
8、事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,将孔内震击器接在事故粗径钻具上端，并用升降机拉紧，经开车回转，使上下震击锤牙嵌的螺旋面相对位移，产生连续的震动冲击力，通过钻杆传到事故部位，可使被挤夹的钻具震松，从而达到钻具起拔的目的。,17,18,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,9、反,用反丝钻杆联接反丝矢锥把孔内事故钻杆分批从孔内反出，留下粗径钻具再用其它方法来处理。反管时
9、需用专用机械反管装置。目前常用的机械反管工具有两种：钢丝绳反管器和棘轮反管器。这种反管器可用人力或借助机械力进行反管。棘轮反管器有单把手反管器和双把手反管器两种。,19,20,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,9、反,10、炸,用烈性炸药、电雷管、金属外壳组成小炸药包(金属外壳要小于事故钻杆接头外径)，用双股胶质电线连接，从事故钻杆中放下去，直至需要的深度，通电引爆，炸断事故钻杆或震松事故套管，然后提出孔外。这种方法在其它方法不能奏效时可考虑使
10、用，但要注意安全。,21,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,9、反,10、炸,11、透,经以上方法处理，当孔内仅剩下粗径钻具时，可采用透的方法。先把螺丝头钻掉。打捞上来，再用比事故粗径钻具小一级或二级的小径进行透(钻小眼)。在透的过程中通过小径钻具的振动，使事故粗径钻具周围的被卡物振松或被冲洗液冲动而掉入小孔内。钻小孔约23m后，采用公锥或水压捞管器进行试捞。如果仍然有劲，把公丝锥拉脱后，用弯钻杆在事故粗径钻具内快速旋转，用离心力敲打管壁。一般
11、经过适当振动，即可振松。,对卡、埋、挤、烧等事故比较有效。,22,23,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,9、反,10、炸,11、透,12、扩,如事故发生在上部较软岩层的部位，通过处理仅剩下短钻杆和粗径钻具后，又考虑其周围阻力较大时，可采用比孔内事故钻具大一级的钻具进行扩孔套取。扩孔套取事故钻具如下图所示。扩到孔底后，扩孔钻具可将事故钻具带上来，如带不上来可用丝锥捞取。,24,25,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,
12、一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,9、反,10、炸,11、透,12、扩,13、劈,孔内剩下的事故粗径钻具，如果透无效，上部岩层硬，孔又深不便扩孔时，可采用环状切铁钻头劈开粗径管，然后用同径或小一径岩心管及抓筒捞取剩下之小半节。切劈钻头可采用长排密集式合金钻头。长排密集式合金钻头还可用于捞磨取粉管接头和铣切挤夹钻杆接头。,26,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、
13、震,9、反,10、炸,11、透,12、扩,13、劈,14、割,用简易偏心割管器将粗径事故岩心管或套管分段割断，然后用公丝锥分段捞取。简易偏心割管器种类较多，如图所示是一种割管器，割盘外径比事故管内径小23mm。,27,28,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,9、反,10、炸,11、透,12、扩,13、劈,14、割,15、剥,当事故处理到孔内尚有少量钻杆或钻铤，用其它方法很难处理；又因事故钻具拧得很紧，用反丝钻杆又反不开时，可采用逐根剥皮、逐根反
14、取的方法处理。即用剥皮钻把钻杆或钻铤的接头剥掉一层皮，然后用公锥反取。,29,1.事故处理预防,孔内事故处理预防,第一节孔内事故处理与预防,一、孔内事故的种类及其处理原则,1、捞,2、提,二、处理孔内事故的基本方法,3、扫,4、冲,5、打,6、顶,7、串,8、震,9、反,10、炸,11、透,12、扩,13、劈,14、割,15、剥,16、偏,孔内事故经过多种方法处理无效时，在地质设计允许情况下可采用偏(人工孔斜)的方法处理。偏即是在事故钻具上部适当位置下一个23的楔子，偏过事故钻具，另打新孔继续钻进。在处理孔内事故的过程中，往往采用单一的方法。但应根据孔内事故不断变化的实际情况，有针对性的进行处
15、理。,30,2.封孔及要求,第二节钻孔封孔及质量要求,孔内事故处理预防,概念：钻孔终孔后，对按照地质要求封闭的孔段，进行灌注水泥砂浆等封闭材料的工作。,一、封孔,1、封孔的目的,隔离主要矿层顶底板的含水量，防止给地下水的开发利用、矿井开采、煤田保护、工程建筑及边坡稳定、水利工程防渗等带来不利影响。,31,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,1、封孔的目的,第二节钻孔封孔及质量要求,2、封孔的要求,按封孔设计要求和钻探操作规程的规定进行封闭，同时经取样检查合格后埋标(明标或暗标)并提交封孔报告。封孔实施细则的主要内容：,钻孔竣工后，孔口必须进行封闭、埋标。须用水泥砂浆封闭的层位和孔段有：冲击层和基
16、岩界面、可采矿(煤)层、主要含水层、断层破碎带等。,一、封孔,32,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,一、封孔,1、封孔的目的,第二节钻孔封孔及质量要求,2、封孔的要求,遇到严重涌水、漏水层位，必须先行有效地止水，然后，才能用水泥砂浆进行封闭。封孔段距，冲击层与基岩界面下封（基岩内）20m，上封（冲击层内）10m；可采煤层，主要含水层和断层破碎带下封20m，上封3050m。各封闭段之间相距很近，或煤层层数多，可全孔封闭。分段进行封闭时，每次都必须取样检查。,33,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,一、封孔,1、封孔的目的,第二节钻孔封孔及质量要求,2、封孔的要求,3、封孔材料,（1）粘土封孔,
17、粘土因其颗粒分子的吸引作用和表面张力产生的粘结力，而使其具有一定的抗剪强度，加之在经过压实以后，又具有不透水性，所以，可在一些浅孔或地下水承压水头不大、流量不高的钻孔中做为封孔材料。粘土封孔时，应将粘土浸湿后，制成球状或柱状，球形可直接投入孔内，柱状可用岩心管投送。每投一定数量的粘土后，用钻具捣实一次。,34,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,一、封孔,1、封孔的目的,第二节钻孔封孔及质量要求,2、封孔的要求,3、封孔材料,（1）粘土封孔,（2）水泥砂浆封孔,水泥封孔效果好，是封孔的主要材料，为增加水泥强度，加入一定比例的砂子称为砂浆。由于水泥在水中固化，且与钻孔孔壁具有一定的胶结力，同时又具
18、有较好的隔水性能。所以，在具有主矿层、主要含水层、第四纪等水文地质条件比较复杂的钻孔中进行分层封孔时，均可选用水泥砂浆作为封孔材料。常用的封孔水泥有：硅酸盐水泥和硫酸铝盐水泥两种。,35,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,一、封孔,1、封孔的目的,第二节钻孔封孔及质量要求,2、封孔的要求,3、封孔材料,4、封孔工艺,洗孔,固定隔离物,注浆方法,封闭孔口和设置孔口标志,导管灌注法,泵入法,水压活塞法,36,37,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,一、封孔,1、封孔的目的,第二节钻孔封孔及质量要求,2、封孔的要求,3、封孔材料,4、封孔工艺,5、封孔质量检查,因孔径不规则，很难准确计算所需封孔材料
19、，因而不能保证达到设计要求。所以，某孔段封孔后，必须进行取样检查。检查方法：将一带球阀座的取样筒连接钻杆，下到砂浆面的设计位置，如果此处有砂浆，就能顶开球阀进入筒内，提升钻具时球阀关闭砂浆样不会漏出，上来后即可查出有无砂浆样；如果没有，再将取样筒往下几米去采样。当检查出砂浆样达不到设计要求位置时，就按实际孔内情况进行补封，直至封到设计位置。,（1）取样检查,38,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,一、封孔,1、封孔的目的,第二节钻孔封孔及质量要求,2、封孔的要求,3、封孔材料,4、封孔工艺,5、封孔质量检查,（1）取样检查,（2）启封透孔检查,启封透孔检查就是在矿区内选个别钻孔，重新安装设备进
20、行启封透孔钻进，在原设计封孔段距采取岩心，了解水泥砂浆实际封闭深度及砂浆与孔壁岩石的固结情况，以便对封孔质量进行全面分析评价。,所选择的启封钻孔，一般应在终孔封闭3个月后进行。检查了解的内容：一是封孔方法是否得当；二是封闭的砂浆和孔壁岩石固结是否牢固；三是所用水泥质量。这种大工程的检查方法，是在根据设计、建井等有关部门提出专项要求而进行的检查工程。这种检查工程，多在水文地质条件复杂的矿区进行；一般的矿区，不进行这种启封检查工程。,39,一、封孔,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,第二节钻孔封孔及质量要求,二、简易水文地质观测,是取得水文地质资料的重要手段。根据勘探区水文地质工作的需要，利用勘探
21、钻孔进行简易水文地质观测，是研究水文地质问题简单、经济、有效的方法。其目的是将钻孔简易水文地质资料进行综合整理、分析后，可以了解勘探区含水层的厚度、层数、分布规律和含水层的性质等，以便确定矿区的水文地质工作量，尤其是为布置水文地质钻孔提供可靠的依据。,1、简易水文地质观测的意义,40,一、封孔,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,第二节钻孔封孔及质量要求,1、简易水文地质观测的意义,二、简易水文地质观测,2、观测项目,钻孔水位观测,冲洗液消耗量观测,钻孔涌水、漏水的观测,水温测量,其它观测,41,一、封孔,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,第二节钻孔封孔及质量要求,二、简易水文地质观测,三、校正
22、孔深,1、校正孔深的意义,钻孔深度直接关系到矿(煤)层（标志层）的埋藏深度、厚度和位置等的准确测定。对钻孔深度掌握不准，不仅使岩、煤层埋藏深度发生错误，而且常使构造形态受到歪曲，从而直接影响到地质资料的精度。因此，在钻进过程中，应根据规定丈量钻具全长，校正孔深。对钻孔深度的误差规定量最大不得超过0.15，当超过时，就应当做到合理平差。,42,43,一、封孔,2.封孔及要求,孔内事故处理预防,第二节钻孔封孔及质量要求,二、简易水文地质观测,1、校正孔深的意义,三、校正孔深,、为获取正确的钻孔地质资料，在下列情况下必须进行孔深校正,每钻进50100m或见主要矿(煤)层前；见到重要标志层或划分地层时代的重要层位；下套管前及终孔层位。,44,复习参考题,1、简要说明孔内事故的危害，预防事故的意义及常见的孔内事故。2、简要说明处理孔内事故的基本原则和方法。3、简述封孔的要求。4、简述封孔工艺。5、根据规程要求简易水文地质观测的观测项目有哪些？6、校正孔深的意义及要求。,45,46,
