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益礦科技為您分析潛孔鉆頭損壞的原因

發(fā)布時間:

2021-03-17

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空氣潛孔錘鉆進(jìn)主要以高頻沖擊破碎方式為主，往往能達(dá)到常規(guī)鉆進(jìn)方式10倍以上的鉆進(jìn)速度，但應(yīng)用時受操作工藝、地層復(fù)雜等因素影響容易產(chǎn)生各類事故?？諝鉂摽族N鉆進(jìn)常見事故主要包括錘頭斷裂、合金齒崩斷、堵塞、阻卡、泥環(huán)包裹、卡埋鉆、等，針對以下典型事故形成的系統(tǒng)技術(shù)措施，可操作性強(qiáng)，具有推廣價值。?1、錘頭斷裂錘頭斷裂位置多發(fā)生在錘頭花鍵上端變徑處。引發(fā)錘頭斷裂常見原因為：（1）錘頭體本身質(zhì)量不佳、應(yīng)力集

1、錘頭斷裂

錘頭斷裂位置多發(fā)生在錘頭花鍵上端變徑處。引發(fā)錘頭斷裂常見原因為：

（1）錘頭體本身質(zhì)量不佳、應(yīng)力集中、耐疲勞性、抗剪強(qiáng)度較低。

（2）鉆壓過大導(dǎo)致鉆具彎曲及振動大，或地層軟硬不均導(dǎo)致錘頭工作不平穩(wěn)，錘頭所受扭矩持續(xù)的高頻率變化，在多次交變沖擊力和交變剪切應(yīng)力的作用下錘頭產(chǎn)生疲勞破壞而斷裂。

2、預(yù)防和處理措施

（1）選用質(zhì)量好的生產(chǎn)廠家，以減少因錘頭質(zhì)量而發(fā)生孔內(nèi)事故。對錘頭質(zhì)量嚴(yán)格檢查，嚴(yán)防有損傷的錘頭入井。

（2）進(jìn)入松散、溶蝕裂隙帶、破碎帶及軟硬不均地層，提前調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。

（3）地層情況不明時，先用小鉆壓鉆進(jìn)，然后再緩慢加壓，使得鉆進(jìn)均勻平穩(wěn)，避免用大鉆壓和高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。

（4）鉆遇較軟巖層時，應(yīng)降低鉆壓，以防硬質(zhì)合金齒吃入巖層過深，導(dǎo)致錘頭所受扭矩瞬間增大。

（5）盡可能選用帶防脫套的潛孔錘，以防錘頭斷裂時掉入井內(nèi)。

（6）如若錘頭斷裂落入井底，應(yīng)及時進(jìn)行打撈。

3、錘齒折斷

空氣潛孔錘正常鉆進(jìn)過程中錘頭齒磨損較小，大部分錘頭齒損壞是因異常崩斷，尤其位于錘頭最外緣的齒最易崩斷。

錘齒崩斷

造成錘頭柱齒異常崩斷的主要原因大致分為地層、鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)和操作方法3個方面。

技術(shù)措施

（1）提前調(diào)整鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。

（2）小鉆壓試鉆。

（3）小鉆壓、低轉(zhuǎn)速。

（4）均勻給壓。

（5）選擇適宜錘頭。

4、孔錘堵塞

落物堵塞是由于入井鉆具及地面管路不清潔、內(nèi)壁有附著物，尤其新鉆桿內(nèi)壁的鐵銹、微小雜物，在壓縮空氣作用下脫落至潛孔錘上端堵塞風(fēng)道，致送風(fēng)不暢或不過風(fēng)。

解決措施

（1）對地面空氣管路清理，尤其對閘閥及管路彎頭難以清洗處盡可能拆開清理。

（2）在下鉆前對孔內(nèi)鉆具內(nèi)壁進(jìn)行徹底清洗，使鉆具內(nèi)壁保證干凈入井。

巖粉倒吸堵塞潛孔錘原因及解決措施

倒吸堵塞潛孔錘一般發(fā)生在井內(nèi)余屑較多、特別呈“稠糊狀”條件時，由于操作不當(dāng)、下鉆時插入“稠糊狀”，當(dāng)潛孔錘逆止閥密封不好、循環(huán)通道內(nèi)外壓差大，井底巖粉從潛孔錘配合間隙倒吸而為。

巖粉倒吸堵塞潛孔錘解決措施

（1）下鉆前仔細(xì)檢查潛孔錘逆止閥、更換已損壞零件。

（2）認(rèn)真檢查活塞和內(nèi)（外）缸、活塞和配氣閥的間隙及密封性能是否完好、更換已損壞零件。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，避免因操作不當(dāng)致巖粉倒吸堵塞。

（4）采用合理的鉆具組合，可在鉆具150～200m處加接浮閥接頭，以克服循環(huán)通道壓差作用下產(chǎn)生的巖粉倒吸。

（5）在送風(fēng)不暢時，立即上下大幅度活動鉆具，無效后應(yīng)立即

起鉆檢查。

5、潛孔錘阻卡

落物阻卡也是因入井鉆具及地面管路不清潔、內(nèi)壁有較大的粒徑附著物（泥塊、巖屑等）、鉆桿內(nèi)落入其它大粒徑雜物至潛孔錘上端卡在逆止閥部位，致逆止閥不能快速復(fù)位。

泥塊卡潛孔錘解決措施

（1）認(rèn)真檢查、清洗入井鉆具，確保鉆具內(nèi)壁無雜物。

（2）定期檢查潛孔錘逆止閥密封性和彈簧復(fù)位性能，對易損部件及時更換。

（3）仔細(xì)檢查潛孔錘各部件。

（4）采用專門注油器，保證潛孔錘工作時正常潤滑。

（5）每次加接鉆桿前必須充分排渣。

（6）對用于水泥固井的鉆桿要嚴(yán)格清洗并進(jìn)行標(biāo)識，盡量不用此類鉆桿，若要使用時采用嚴(yán)格的清洗檢查措施，以保證施工順利進(jìn)行。

巖屑倒吸阻卡潛孔錘是鉆具內(nèi)外壓力不平衡，在內(nèi)外壓力差的作用下井底未徹底排凈的巖屑進(jìn)入潛孔錘內(nèi)，將活塞、錘頭花鍵卡死或排氣通道堵塞。

錘頭花鍵卡塞解決措施

（1）下鉆前仔細(xì)檢查潛孔錘逆止閥，更換已損壞零件。

（2）認(rèn)真檢查活塞和內(nèi)（外）缸、活塞和配氣閥的間隙及密封性能是否完好，更換已損壞零件。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，防止因操作不當(dāng)致巖屑倒吸堵塞。

（4）采用合理的鉆具組合，同樣借用在鉆具150～200m處加接浮閥接頭的方法，解決巖屑倒吸。

（5）勤排屑，減少井底余屑。

泥環(huán)包裹

泥環(huán)包裹是巖粉（屑）粘附于鉆具表面或井壁上形成泥環(huán)并包裹鉆具。泥環(huán)形成后，環(huán)狀空間變小巖屑排除不暢繼續(xù)聚集泥環(huán)處形成泥包，嚴(yán)重時完全堵塞井眼，造成粘埋鉆事故。

原因分析

地層因素：微涌水及潮濕地層，地層微小涌水在井壁形成液膜和使巖粉潮濕，井壁液膜與巖粉相互粘結(jié)成巖屑團(tuán)，巖屑團(tuán)不能完全被空氣帶出井筒時在井壁、錘頭處粘附聚集形成泥環(huán)，而且泥團(tuán)粘附聚集成泥環(huán)現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。

解決措施

（1）更換鉆進(jìn)工藝。鉆遇地層潮濕、少量滲水，灰?guī)r、白云巖等巖層采用霧化鉆進(jìn)（注水稀釋）。

（2）勤排屑。每鉆進(jìn)0.5～1m，鉆具提離井底進(jìn)行排渣。

（3）增加空壓機(jī)。增加供風(fēng)量、提高上返風(fēng)速，增強(qiáng)排砂效果。

（4）合理配置鉆具。選用合理的鉆鋌、鉆桿。

（5）短程起鉆劃井壁。防止井壁泥環(huán)形成及增厚。

6、卡、埋鉆

地層因素：地質(zhì)構(gòu)造、溶蝕、節(jié)理產(chǎn)生的裂隙及斷層發(fā)育致巖體松散、膠結(jié)力弱，以及涌水致部分巖層吸水膨脹、崩解，井壁掉塊、垮塌卡埋潛孔錘。工藝技術(shù)方面：鉆進(jìn)中高頻震擊破壞巖體整體結(jié)構(gòu)、高速氣流沖刷（剝離）破壞巖壁結(jié)構(gòu)、循環(huán)介質(zhì)無平衡護(hù)壁功能及涌水浸泡降低泥頁巖結(jié)構(gòu)力致掉塊卡錘頭、垮塌埋潛孔錘。