打捞工艺在井下卡钻事故处理中的应用分析

打捞工艺在井下卡钻事故处理中的应用分析

李小峰

陕西澄合华宇工程有限公司，陕西省 渭南市 715200

【摘要】伴随着社会的发展以及工程技术的不断提高，我国的煤矿开采取得了一定进步，但是在开采过程中大多要用到钻孔机，这样能够显著提高开采效率，但是在钻孔机工作过程中容易出现卡钻现象，如果不进行处理，就会影响煤矿的正常开采工作。打捞工艺能够有效处理煤矿井下的卡钻事故。基于此，本文首先对钻孔卡钻事故类型以及处理方法进行了介绍，其次分析了打捞工艺的应用原理以及在实际工程中的具体应用，希望能够为今后的煤矿开采提供参考。

【关键词】打捞工艺；井下；卡钻事故

引言

定向钻进技术在煤矿井下的应用越来越多，主要用于瓦斯抽采、探放水工作，随着开采深度的增加，定向钻进技术所面临的问题也越来越多，卡钻现象也时常出现。一旦出现卡钻事故，按照之前的做法，不仅难度有所提高，而且会消耗大量成本，对整个的施工进度造成了巨大影响。采用合理地工艺处理卡钻事故尤为重要。打捞工艺不仅能够及时抢救钻进设备，而且能够显著提高施工效率，保证煤矿开采的正常进行。希望通过本文的介绍，能够进一步加深人们对打捞工艺的认识，从而更好地推动煤矿开采的发展

1.钻孔卡钻事故类型及处理方法

在煤矿井下建造定向井时，最常见的钻井事故之一是卡钻事故。卡钻事故是指钻具在孔内失去运动范围，不能自由旋转和前后移动。常见于钻井、调车、循环钻井、设备故障排除、临时停电或缺水时。钻井事故分为断壁堵塞、井堵塞和沉积物堵塞。

处理卡钻事故的方法一般有强旋拉法、倒扣反卸丝锥打捞法以及套筒铣削法。在卡钻初始阶段，可以考虑用强旋转升力+强振动来解除卡钻事故。如果长时间发生卡钻事故或未及时处理，钻具极有可能被完全卡死，无法及时进行施工。倒扣反卸丝锥打捞法包括反转钻头，将钻具从某处带入孔卸扣中，将钻具从卸扣中拉出进入开口，然后使用丝锥。公或母反螺纹结合在其他带反螺纹的钻具救援，这种方法由于卸扣位置不确定，需要反复扣在落鱼顶部，并进行打捞，从而进一步导致落鱼丢失，损坏顶部垫圈，对其造成的损害是不可逆。套铣打捞是指利用回收钻杆和内径大于钻具直径的钻头，利用旋挖法在事故现场粉碎矿渣或岩块以达到目的，从而达到解卡的目的，该种方法主要应用于较为复杂的卡钻事故。

2.煤矿井下套铣及磨铣工艺原理

（1）起拔工艺原理

“强力拔出工艺”是一种在发生卡钻事故后，用钻头支架拔出钻具，并逐渐将钻头向上拔出超过卡点的方法。有两种类型的强力起拔方式：一是直接起拔，二是回转起拔。拔出时，钻具承受旋转载荷，钻头的剪切杆可以切渣，钻具的旋转也能搅动熔渣，有利于清堵，过度退出，钻机会导致​​钻具在井底“振动”，这有助于清除堵塞物。具体方法：扭拉把钻杆拉到弹性变形最大的位置，迅速调整手柄，使钻头在弹力作用下快速收缩，实现“振动”。

（2）套铣打捞工艺原理

套铣打捞工艺适用于煤矿井下钻进过程中因塌孔、低回渣造成的钻井事故的处理。外壳铣削的恢复过程类似于旋转钻孔。在轴线之间的夹角处，利用孔底的反作用力，用钻具盖住孔底并拔出。

(3)磨铣松扣工艺原理

磨铣松扣工艺原理是原始内部铣削的演变。固定钻杆或钻杆连接的外壁用专门设计的铣刀头数次磨削，逐渐减薄或磨削壁厚。从而减小或分离了卡钻杆在释放点的连接力，实现了卡钻杆的收回和释放技术。其原理是通过头部带动镗刀旋转，利用铣头的铣齿，在钻具的压力和扭矩的作用下，铣削钻头会逐渐粘在被卡钻杆的外壁或钻杆接头上。磨削或铣削使卡住的钻杆在扭矩和拉力的作用下释放，以达到恢复卡住钻杆的目的。

3.现场应用

3.1事故概况与分析

在某矿井开采过程中，钻进长定向钻结构时，使用了ZDY12000LD钻机机、近89mm定向钻具、近120mmPDC钻头和YHD2-1000测量系统。在166m深度看到煤后，沿煤层钻探在210.2m深度产生了明显的瓦斯喷孔。大量煤屑塌陷堆积造成滞流事故，抽采压力升至26-28m.MPa，渣浆泵无法启动，即使经过大约72小时的强力回拔和回转振动处理，卡头也无法取出。

3.2事故处理过程

和旋转振动处理失败后，决定采用套筒铣削打捞法处理卡钻事故。打捞设施采用现场装备的ZDY12000LD钻机和BW600/10泥浆泵。由于事故原因，该钻头为89mm定向钻。另外，由于开口钢套管（外径146mm，内径129mm）的尺寸限制，套管抢救钻头选择准120mm抢险钻+准114mm+准抢险钻杆89mm供水接头。

(1)套铣打捞钻要严格按照低钻压、低转速、低进给、小泵容量、少进给多冲程的原则，回转压力控制在5~8MPa，进给压力控制在2-3MPa，转速保持在15-20rpm，钻孔速度设置在6-15m/h。泥浆泵采用1档速度，泵容量为195l/min。破碎套管钻井到达煤观测点前，未出现抽水现象，旋转压力和生产压力略有增加，但变化不大。

(2)触摸被卡住的部分，进行解卡。当套管钻到195m时，旋转压力急剧上升至18MPa，泥浆泵出现将其推下。套铣钻头刀具确定它击中了卡住的钻头的背面。为避免套管铣钻头断裂，在冲孔前将钻头退回3m并减速慢进给。重复该过程多次，钻头慢慢钻到207m。与此同时，大量的黑水开始从通风口返回。碳屑混合，旋转压力降至10Mpa。采用强力回拔事故钻来振动它，多次振动后，发现事故钻头仍旧可以正在缓慢旋转，大量的黑水不断从开口处回流，测量信号正常。停止嵌套作业。

(3)起钻，将套管刀/救援钻具和意外钻具拉过安全孔中的备用U形夹，然后分别拉出套管刀、救援钻具以及事故钻头。从开始套管和回收作业到成功拆除所有意外钻具，56小时后成功回收了一套随钻测量仪器和68根电缆钻杆。

4.提升打捞技术水平的措施

4.1完善工艺配套设施

良好的技术保障设备大大提高了井下回收作业水平。在从国外引进的先进打捞技术中，要想在实际操作过程中发挥最大作用，首先要全面了解打捞设备的性能和原理。有鉴于此，相关煤矿单位必须做好：一是加强对技术人员和专业人员的培训。定期组织学习先进技术设备的工程师，通过研究和开发，可以开发出适合内部开发的工艺支持设备。其次，要充分利用工艺技术，需要培养煤矿作业作业的井下打捞意识。

4.2完善井下作业打捞技术方案

井下工程工程师根据现有井下打捞技术方案和相关技术规范，分析了国内井下打捞过程中存在的一些问题，总结经验，不断研发出自己的打捞技术方案。需要改进和结合自己的打捞经验，根据作业情况，制定了详细的打捞作业注意事项，确保煤矿钻头打捞技术在今后的煤矿企业能够顺利实施。在实际的打捞工作中，需要注意一些井下工作工具。这些工具镶嵌有硬质合金和锋利的边缘，这些工具不得在井下使用。此外，在井中操作大直径套管时，需要保证足够大的公锥直径，同时保证套管间隙为6mm左右。循环洗井时，必须使用带水孔的操作工具。

4.3根据具体落物类型来制定合理的打捞方式

针对不同的煤矿卡钻事故进行打捞时，需要选择合理、创新的打捞工艺，以保证煤矿企业的正常生产。在实际煤矿开采中，需要在卡钻事故发生后第一时间获取相关煤矿井相关数据和信息，全面了解具体卡钻相关信息，以确定能否进行打捞工艺的开展实际情况。同时，井下情况必须与实际生产相结合，全面了解井下对象的复杂程度，这样井下打捞工作可以大大改善。

5.结语

由上可得，通过采用打捞工艺进行卡钻事故的处理能够有效回收坏掉的钻杆，在一定程度上挽回了巨大的经济损失，确保了钻进技术的有序进行，同时也为后续的的分支开孔以及钻孔施工提供相对应的施工条件，更好的促进煤矿开采工作的开展。

参考文献

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