提高钻具处置缩径卡钻能力的技术措施
卡钻的预防和处理复杂情况处理
案例分析
案例五：
BZ34-4-4P3井钻进至3789米(垂深:3373.37米)，机械钻速下降，上提活动钻具
时，顶驱蹩停，泵压下降约1MPa，释放扭矩后顶驱始终无法转动，钻具无法 活动，返出及泵压稳定。泵入5m3稀胶液，上提至中和点，蹩扭矩38Kn.m后 迅速下放至顶驱悬重，震击器多次下击未能解卡。期间循环调整泥浆性能 （比重降至1.44g/cm3，粘度56S）。
缩径卡钻-流塑性地层
原因： 最常见的流塑性地层有盐膏层，岩盐和塑性页岩，由于压 力不平衡，这些地层可产生塑性变形并向井眼内蠕动，造 成缩径。 预防： ₪ 通过提高泥浆密度可防止或减轻地层的蠕动，在打开已知 的流塑性地层前要提高泥浆的密度，在最初的几米中最容 易发生卡钻。 ₪ 使用偏心钻头钻一个稍大点的井眼或在钻具组合中使用扩 眼器； ₪ 下钻时要划眼，钻进时每个单根或每个立柱都进行划眼； ₪ 在裸眼中要保持钻具活动，要有规律地进行通井；
复杂情况处理 卡钻的预防和处理
2010年7月22日
汇报提纲
1
基本概念 案例分析
2
2
卡钻的基本概念
钻井过程中，钻具在井下既不能转动又不能上下活动而被
卡死的现象称为卡钻(Pipe Sticking)。如果对井塌、井漏
和井喷等各种井下复杂情况和事故处理不当，最后都可能 导致卡钻。在正常钻进过程中，若采用的工程、定向井或 钻井液措施不当也会发生卡钻。
缩径卡钻-解卡措施
对于水化膨胀引起的缩径卡钻，应该对钻具的遇卡的反方 向施加力，建立循环，谨慎划眼，， 在盐岩中解除卡钻，可以泵入淡水浸泡钻具组合底部周围 以溶解盐层，与此同时还要进行上击，一旦解卡应进行划 眼来调整井眼； 在页岩中解除卡钻，可以采用泵入油和清洗剂或润滑剂并 配合上击的方法，一旦解卡应划眼以调整井眼。
石油钻井常见的卡钻原因及处理对策
常见卡钻原因与处理对策粘吸卡钻粘吸卡钻也叫压差卡钻就是钻井过程中最常见得卡钻事故。
最容易卡住得就是钻铤,由于钻柱失去了活动得自由,卡点可能逐渐上移。
一、粘吸卡钻得原因井壁上有滤饼得存在就是造成粘吸卡钻得因在原因,因为大多数钻井液就是固、液两相流体,其中得固相颗粒吸附在井壁上就形成了滤饼。
有人认为滤饼就是由于钻井液得滤失造成得,没有滤失量就不会有滤饼,基于这种思维,她们总认为钻井液在砂岩中得滤失量大,才会形成滤饼。
其实不然,在裸眼井段内,泥页岩也有滤饼,而且要比砂岩井段得滤饼厚得多。
这就是因为滤饼得形成有三种原因:第一就是吸附,钻井液中得固相颗粒吸附在岩石表面,无论砂岩泥岩都有这种特性。
第二就是沉积,钻井液在流动过程中,靠近井壁得流速几乎等于零,钻井液中得固相颗粒便沉积在井壁上。
泥岩井段得井径要比砂岩井段得井径大得多,沉积作用更为显著,所以泥岩井段容易形成厚滤饼。
第三就是滤失作用,它加速了钻井液中因相颗粒在渗透性岩层表面得沉积。
同时我们也注意到,泥岩也有滤失性,而且就是亲水物质,可以被水浸润,只要就是水基钻井液,即使滤失量等于零,这个浸润过程也无法停止、由于泥岩含有大量得微细裂纹,这些微细裂纹有些就是地层应力造成得,有些就是在钻头破碎岩石时造成得,一旦泥岩表面被水浸润之后,在这些微细裂纹中形成一层吸附膜,可以发生有效得分裂作用,降低泥岩得坚固度而使其破碎脱落,所以泥岩井段井径大多大于钻头直径。
但在泥岩相对稳定之后由于水得浸润,泥岩表面得分子、原子或离子表现出极性,具有未平衡得自由得一部分力场,这部分力场得方向指向钻井液,能够吸附钻井液中得大量带异性电荷得粒子。
在吸附平衡建立之前,吸附物在钻井液中得浓度逐渐变小,而在泥岩表面上得浓度逐渐加大。
如果增大钻井液中某些粒子得浓度,也就增大它们在单位时间内吸附到泥岩表面得数目,这就是一个累积得过程。
加之,又在钻井液液柱压力与钻柱旋转动力得作用下,吸附层得一部分水分被挤回钻井液中,井壁上就形成了一层比较厚得成分比较复杂得滤饼,这些滤饼得性能比砂岩井段得滤饼更差。
卡钻的预防与处理
卡钻的预防与处理一、钻井液的防卡措施1、沉砂卡钻1）聚合物无固相钻进a、在注入排量合理的条件下不能有效携砂，下钻沉砂超过2米，应转换成低固相钻进液。
b、无固相的粘度应根据钻速（岩屑大小）确定，一般尽量采用高限粘度。
c、发现井下垮塌起下钻阻卡严重，蹩跳、沉砂多，应立即更换成防塌泥浆、并用较高粘度（大于50秒）切力清洗一次井底到正常。
2）泥浆钻进中a、控制泥浆固相含量、充分使用净化设备，在此基础上保持合理的适当高的粘度和切力，使井眼净化。
b、强调动塑比（360~478）、n值0.4~0.7，合理的静切力自停泵后悬浮岩屑，一般初切1.5~5.0Pa，终切2.5~15Pa。
2、坍塌卡钻1）使用抑制性好，防塌能力强的钻井液体系，并保持足够的防塌剂含量。
2）控制好钻井液的流变性，以免紊流冲刷井壁。
3）对于地层倾角大特别是超过45度、地层应力强的高陡构造以及地层破碎的井应适当提高钻井液密度。
4）一旦出现垮塌，首先应提高泥浆粘度和切力，及时带出垮塔物，同时更换体系或配方，以防垮塌。
3、压差卡钻1）设计上采用合理泥浆密度，尽可能实现平衡钻井，减少压差。
2）加重钻井液时严格作到均匀、稳定，密度不能大起大落。
3）普遍采用漏浆压缩性好的聚磺体系，并严格控制HTHP失水≤20ml，HTHP泥饼≤5mm、Kf≤0.2；对于易卡地层，HTHP失水≤15ml，HTHP泥饼≤3mm、Kf≤0.15；所获得压缩性好，渗透率低，表面润滑性好的薄而韧的泥饼。
4）添加润滑剂，改变泥饼表面润滑性，例如柴油5~10%，RH-3 0.2~0.5%,RHF 0.5~2%,FK-1 0.05~2%等。
5）对于大斜度、定向井等除使用聚磺钻井液外，添加2~3%塑料小球，并严格控制泥饼致密性和厚度。
6）在悬浮加重料、岩屑的前提下应调整为尽量低的静切力，一般初切1~4 Pa，终切1.5~10Pa。
以防止开泵时压力激动增大压差。
要求工程上作到先转动破坏静切力后开泵。
浅谈小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理
浅谈小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理在小口径巖心钻探工作中经常遇到一系列的诸如地层渗透、孔壁塌陷等复杂的地质情况，钻孔缩径更是小口径岩心钻探要面临的重要难题。
钻孔缩径将严重影响到整个施工进程，也会造成施工材料的大量浪费，进而导致施工成本的翻倍增长。
本文通过分析小口径岩心钻探钻孔缩径出现的原因及有效的预防方式，对以后该问题的解决提供了借鉴与参考。
标签：岩心钻探钻孔缩径1地质岩心钻探概述岩心钻探过程中事故频发，不仅造成工期的延误，还会浪费资源，威胁人们的生命财产安全。
1.1岩心钻探的概念在资源勘探中，岩心钻探是在对固体矿产地质进行勘探之时采用的一种勘探手段。
具体来说，指的是由钻头钻至地质的不同深处来获得矿样，进而对地质岩心等位置给予专业性的分析，并为基层地质作业提供准确的数据。
之所以被称为岩心勘探是由于，在进行地质勘探时，工作人员会用筒状钻头或者钻具沿圆周环状的破碎岩石对孔底钻探，并且会在孔底中心位置保留一个岩心，该岩心是柱状的，之后工作人员为了研究地质和矿产的情况，就会从孔内取出岩心加以利用。
岩心最终的孔径从33毫米到91毫米。
当前，我国岩心钻探技术仍然落后于其他国家，并且钻探机的核心部件仍然要依靠进口，这就造成岩心钻探机的制造成本比较高。
虽然我国一直在学习借鉴外国相关先进技术，也积极提倡自主创新，但是，现实情况却是借鉴而来的先进技术并未得到广泛推荐，于是岩心钻探行业发展较缓慢。
现阶段，要想有效解决我国钻探行业因岩心钻探技术落后所产生的问题就必须在引入国外先进理论的基础之上加强钻探技术的自主研究。
1.2岩心钻探的钻探技术对于技术人员来说，岩心钻探需要掌握高超的技术才能得以顺利进行，在这里简单地介绍一下岩心钻探技术。
根据工作人员所使用的钻头不同，可以把岩心钻进方法划分为：金刚石钻进、钻粒钻进以及硬质合金钻进。
除此之外，岩心钻探也可以通过液动冲击器的冲击进行回转钻进，在这个过程中金刚石或硬质合金这类能够承受冲击的岩心钻头同样可以加以利用。
卡钻事故的预防及处理
中国石油海洋公司大港事业部
卡钻事故的预防及处理
一、粘附卡钻（压差卡钻）
原因：
1、液柱压力大于地层压力。 2、钻铤尺寸偏大，与井壁的接触面积大。 3、钻具在井内静止时间过长，或活动幅度不够。 4、钻井液失水大，润滑性差。 5、井眼轨迹差。
现象：
钻具上提下放困难，且随时间的延长而活动范围越来越小，不能转 动，循环正常，泵压稳定。
六、泥包卡钻
钻头泥包后起钻至井径较小的井段便会造成卡钻。
原因：
1、由于干钻而造成泥包卡钻（泵不上水或钻具短路） 2、在松软或高粘性地层排量不足，钻井液性能不好，钻头选型不当。
现象：
1、钻头在井底转动不灵活，有蹩跳现象，停车打倒转。 2、钻速明显减慢，泵压升高或蹩泵。 3、钻进时有卡、挂现象，起钻至小井眼处有可能卡死。 4、卡钻后，上提下放及转动都很困难，且不能循环。
附：1、计算卡点位置 H=9.8KL/P 2、解卡剂用量 Q=0.785K[D2井-d2外]H+0.785d2内h（ K为井径扩大系数，一般取1—1.2）
中国石油海洋公司大港事业部
ห้องสมุดไป่ตู้卡钻事故的预防及处理
二、沉砂卡钻
钻进过程中，在接立柱或停泵后，岩屑下沉堵塞环空，埋住钻头与部分 钻具形成卡钻。
现象：
钻井液倒返甚至喷势很大，泵压升高或蹩泵，上提遇卡，下放遇阻， 不能转动或转动时蹩劲很大。
预防：
1、起出钻头必须测量其外径，确定井内是否存在小井眼。 2、如果存在小井眼（起出钻头外径磨损严重），下钻至小井眼前应特 别注意遇阻情况，提前3—5根进行扩划眼作业。 3、下钻有遇阻现象，应及时大力上提（在钻具、大绳、游动系统允许 的范围内），不可下压。
处理：
石油工程技术 钻井事故--卡钻的预防及处理
钻井事故--卡钻的预防及处理钻井过程中，由于各种原因造成的钻具陷在井内不能自由活动的现象，称为卡钻。
主要有键槽卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、压差卡钻、缩径卡钻、落物卡钻、砂桥卡钻、泥包卡钻及钻具脱落下顿卡钻等。
地层构造情况、钻井液性能不良、操作不当等都可能造成卡钻，必须针对具体情况进行分析，以便有效的解卡。
1卡钻的类型及预防措施1.1键槽卡钻键槽卡钻多发生在硬地层中，井斜或方位变化大，形成了狗腿的地方。
钻进时，钻柱紧靠狗腿段旋转，起下钻时钻柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一条键槽，起钻时钻头拉入键槽底部被卡住。
键槽卡钻特征是下钻不遇阻，钻进正常，泵压也正常，但起钻到狗腿处常遇卡。
随着井深的增加而愈加严重；能下放但不能上提，严重时可能卡死。
预防键槽卡钻的发生，首先得确保井眼质量，避免出现大斜度狗腿段；起钻时或再次下钻时应在键槽井段反复划眼，及时破坏键槽，并在起钻到键槽井段时要低速慢起，平稳操作，严禁使用高速起钻。
1.2沉砂卡钻在使用粘度小、切力小的钻井液钻进时，由于其悬浮携带岩屑的能力差，稍一停泵岩屑就会沉下来，停泵时间越长，沉砂就越多，严重时可能造成下沉的岩砂堵死环空，埋住钻头与部分钻柱，形成卡钻。
此时若开泵过猛还会憋漏地层，或卡的更紧。
沉砂卡钻的表现是：重新开泵循环，泵压很高或憋泵；上提遇卡，下放遇阻且钻具的上提下放越来越困难，转动时阻力很大甚至不能转动。
其表现是接单根或起钻卸开立柱后，钻井液喷势很大。
为了预防沉砂卡钻，应确保钻井液的性能满足清岩和悬浮岩屑的要求，随时做好设备和循环系统的检查维护，在因故停止钻进时，避免停止井内循环；缩短接单根时间，在发现泵压升高及岩屑返出量较小时要控制钻速，加大排量洗井，停泵前要将钻具提离井底并随时活动钻具。
1.3井塌卡钻在吸水膨胀的泥、页岩，胶结不好的砾岩砂岩等地层，在钻进或划眼过程中发生较多。
主要原因是由于钻井液的失水量较大，浸泡地层的时间较长；钻井液密度小，或起钻未及时灌钻井液以及抽吸作用使井壁产生坍塌而造成卡钻。
缩径卡钻的原因、特点与处理
7 在盐岩层、含水软泥岩、沥青层钻进时，要尽 量简化钻柱结构。
8 接单根时，方钻杆提出后停泵，下放通井一次， 若无阻卡现象再接单根。
9 钻柱在盐岩层、含水软泥岩、沥青层等的裸眼 井段，必须要经常活动。
四、 缩径卡钻的处理
在钻进中遇阻 在起钻中遇阻 在下钻中遇阻
事故与处理
3.8 PART
Hale Waihona Puke 一、缩径卡钻的原因缩径卡钻示意图
砂砾岩缩径 泥页岩缩径 盐膏层缩径
一、缩径卡钻的原因
钻井液性能发生较大变化 井眼弯曲
二、 缩径卡钻的特点
在大多数情况下，钻柱在上、下运行中遇阻，卡点比较固定。 但钻遇盐岩层、含水软泥岩、沥青层时有如下显示：
①机械钻速增加；
④上提钻头有阻力；
四、 缩径卡钻的处理
震击解卡 倒扣、套铣
侧钻
②扭矩加大， 转动困难； ⑤放不到原井深；
③泵压增高；
⑥划眼比钻进还困难， 有蹩钻现象。
二、 缩径卡钻的特点
开泵循环泵压正常， 进出口流量平衡， 钻井液性能变化不大。 遇阻常发生在钻头或扶正器处， 不会在钻杆或钻铤处。
三、缩径卡钻的预防
1 下入钻头及大尺寸钻柱时要仔细丈量，保证其 外径小于井眼直径。
2 起出的钻头及扶正器必须测量磨损程度。 3 在用牙轮钻头钻井过程中改用PDC或TSP或足
尺寸取心钻头及改用刚性满眼钻柱时，下钻时 的阻力小于50kN。 4 钻遇盐膏层前，要认真检查钻柱，并进行探伤。
三、缩径卡钻的预防
5 钻遇盐岩层、沥青层、含水软泥层时，要提高 钻井液密度，一般要达到2.4g/cm³。
钻井卡钻及处理方法
钻井卡钻及处理方法
钻井卡钻是指在钻井作业中，钻头或钻柱在岩石中遇到卡钻现象，无法正常前进。
卡钻可能由于岩层坚硬、岩石破碎、井壁不稳定等原因引起。
以下是一般的处理方法：
调整钻井参数：根据地层情况，合理调整钻井参数，如转速、钻压、冲击频率等。
通过优化这些参数，可以改善钻头在不同地层的性能，减少卡钻的可能性。
使用合适的钻头：选择适用于当前地层的钻头。
不同的岩层可能需要不同类型、不同形状的钻头。
在卡钻时，考虑更换适宜的钻头，以提高钻进效率。
增加冲洗液浓度：在遇到卡钻时，适度增加冲洗液的浓度，以提高冲刷力，清除岩屑，减少摩擦力。
合适的冲洗液有助于维持井壁稳定。
使用抑制剂：对于易发生卡钻的地层，可以添加抑制剂到冲洗液中，减小岩屑的黏附性，避免岩屑粘附在钻头上，导致卡钻。
轻微冲击：在遇到较难钻进的地层时，适当增加钻井机的冲击力，以助于破碎岩层，减少卡钻的风险。
但要注意不可过度，以免损
坏钻头或其他钻井工具。
采用旋喷技术：对于特殊地层，可考虑采用旋喷技术。
这种技术通过旋喷器将高速旋转的喷射流注入岩层，产生冲击、破碎效果，有助于解决卡钻问题。
使用电机冲击器：针对卡钻问题，一些先进的钻井装备配备了电机冲击器。
通过电机冲击产生的旋转冲击力，可以有效应对地层的卡钻情况。
在处理钻井卡钻时，重要的是根据具体的地层情况和卡钻原因，采取合理的方法。
同时，保持及时沟通和协调，确保整个钻井过程的安全和高效进行。
钻井卡钻问题分析与预防处理措施
钻井卡钻问题分析与预防处理措施摘要：在钻井作业过程中，由于地质构造的复杂性和一些不可预测的因素，钻井液的性能无法与连续深入钻井过程中的井内情况相匹配，并且缺乏严格的跟踪或粗心的操作，导致发生卡钻事故。
在分析钻井作业卡钻原因的基础上，提出了预防措施和处理对策。
关键词：钻井，卡钻，分析，预防，措施在钻井过程中，钻柱会上下移动。
在这个过程中，由于地质等原因，钻柱将无法上下自由旋转。
当这种现象发生时，将对海洋石油钻井的正常运行产生很大的影响。
这种现象也被称为粘滞。
在钻井过程中，如果不能及时发现和预防卡钻，将造成严重的二次伤害。
因此，为了有效解决卡钻事故造成的钻井周期长、成本高的问题，提高钻井效率，确保钻井安全，需要采取有针对性的预防措施，预防潜在的卡钻风险，识别卡钻后的事故类型，协助工程技术人员采取应急措施，继续预防和处理。
然而，防卡钻技术是一门多学科的技术，在钻井过程中面临着巨大的挑战。
如何正确预防和处理卡钻问题是一个复杂的过程，需要综合考虑。
1石油钻井技术应用中卡钻问题产生的原因卡钻是钻井过程中常见的井下事故。
按事故原因可分为吸附卡钻、坍塌卡钻和减少卡钻。
不同卡钻事故的原因和机理不同，因此事故的处理方法也不同。
1.1吸附卡钻吸附粘滞的主要原因是：吸附粘滞也称为压差粘滞。
部分钻柱停在下部井筒附近。
当钻柱旋转时，它将被钻井液膜包裹，并且钻柱周围的压力相等。
在钻井过程中，由于井眼不会完全垂直，当井内钻具静止时，在井下压差的作用下，部分钻柱会牢固地粘附在井壁上，并与井壁上的泥浆壁混合。
如果钻具在井内停留时间过长，钻具与泥浆壁的接触面积会较大，其最明显的现象是钻具卡死，无法旋转或上下移动，但钻井液循环正常。
钻井液循环时间越长，钻具上升阻力越大，给钻具带来很大的麻烦。
因此，发生吸附卡钻事故的主要原因是作用在钻柱上的井底压力与间隙和井壁摩擦力之间的压力差。
1.2坍塌卡钻坍塌和卡钻是井壁的损坏。
主要原因是钻井设备在钻井过程中改变了井壁周围的应力场，使井壁周围的应力集中和聚集。
卡钻的预防和处理
摘要钻井过程中，常因地层条件复杂，泥浆性能不好及技术措施不当等原因，使钻具陷在井内不能自由活动的现象，称为卡钻。
卡钻是常见的钻井事故之一。
若对发生卡钻的原因判断不准，处理不当，就会拖延钻井时间，浪费大量的人力物力，甚至造成事故恶化与被迫报废油气井。
因此，我们应该认真对待卡钻事故，作好预防工作，杜绝或尽量减少卡钻事故的发生；掌握处理卡钻的先进工具及工艺技术，一旦发生卡钻应能迅速、有效的加以解除，确保安全钻进。
一.各种卡钻的原因、现象和预防1、泥饼粘附卡钻（压差卡钻或泥饼卡钻）在渗透性地层中钻进时，因井内泥浆在压差的作用下，泥浆中的水渗透到地层中，在井壁上形成泥饼，钻进中，由于井眼不可能完全垂直，当井内钻具静止不动时，在井下压差作用下，钻具的一些部位贴向井壁，与井壁泥饼紧密结合（陷于泥饼中），同时井内压差继续进一步使钻具向井壁压得更紧，由此而产生得卡钻称为泥饼粘附卡钻。
井壁的泥饼与钻具间又有较大的摩擦系数，形成巨大的摩擦力，钻具活动遇到很大的阻力，这就是形成泥饼卡钻的原因。
这种卡钻与钻具和泥饼之间磨阻系数，泥饼与钻具接触面积，泥浆液柱压力和地层压力之差等项因素有关。
泥饼的磨阻系数越大，泥饼与钻具的接触面积越大，泥饼液柱压力和地层压力之差越大，就卡得越紧，而泥饼与钻具的接触面积是随钻具在井内泥浆的静止时间的增加，而钻井时所使用泥浆的比重是根据地层压力来确定的，为了平衡下部高压层使用重泥浆钻井时，便会在上部低压或正常压力地层产生很高的压差；或者为了上部高压层使用重泥浆钻开下部正常压力地层或低压地层时，也会产生很大的压力差。
泥饼磨阻系数与泥饼质量.，固体颗粒的种类如粘土、重晶石粉、岩屑的比例、多少、颗粒的大学及颗粒分布等有关。
如井下泥浆性能不好，失水量大、泥饼厚、泥浆净化差、固相含量大、颗粒分布不均匀的条件下，若不活动钻具，在很短时间即可能发生泥饼粘附卡钻。
这种卡钻现象使钻具上提下放困难，且活动钻具的范围随时间的增加越来越小，不能转动；能开泵循环，甚至能大排量洗井，而且泵压正常。
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■岩土工程福建建设科技 20091No 1123 提高钻具处置缩径卡钻能力的技术措施陈建远(福建地矿建设集团公司 福州 350007)[提 要] ,。
大大提高锚孔钻造成孔施工的工作效率。
[关键词] 锚孔钻造成孔施工 缩径 退钻卡钻 Abstract :The installation of loosen soil to pipe in anchorage boring construction can enhance treating ability for drilling pipe and improve the boring efficiency 1K ey words :;reducing ;drilling pipe sticking and draw back ;technical measure收稿日期:2008—11—17 在锚孔钻造成孔施工过程中,由于工作对象复杂多变,存在诸多不确定因素,且属于隐蔽工程,无法直观的观察了解所遇到的实际情况,只能依靠丰富的实践经验及时发现问题,及时分析处理问题。
因此对现场实际操作人员的业务水平和操作能力提出较高的要求。
在重视施工人员业务水平主观能动性的同时,选用一种适当的施工机具也更有助于工程施工的顺利开展。
目前施工中普遍采用的成型施工机具,在设计定型过程中已根据施工中可能需求解决的问题,进行了有针对性的匹配性设计。
但在工程实际使用中发现,成型施工机具虽然在钻进成孔方面具有了较强的施工能力,但克服钻头后方阻碍物体的能力能利用的工作能力并不是很多,只是一昧依靠加强高压空气的吹碴清孔能力。
在钻具的设计上并没有配备相应有针对性的设施。
因此,通过对影响锚孔钻造施工效率的各种不利因素的分析,合理采用有针对性的技术措施,,扬长避短,才能取得最佳的效果。
1处理锚孔钻造施工中因缩径造成卡钻现象的技术措施111解决缩径卡钻现象的技术措施要提高施工机具在锚孔钻造施工中的清碴能力,加大清孔时输入锚孔内高压空气的气量,增大空气压力,无疑是一种很有效的防止因孔碴沉积而导致锚孔缩径,造成卡钻现象的措施。
但加强机械设备的功能,往往需要增加经济投入等各方面的成本,未必是最有效益的办法。
而且机械功能的加强并不是无限的,尤其当卡钻现象已经出现时,如果能够采用一种更简单有效的办法能够解决现实的问题,也不失为一种更好的选择,基于此出发点,本人在工程实践中采用了在钻机钻杆上加装松土齿的技术措施来解决这个问题。
112松土齿的制作加装松土齿的办法,就是在钻机冲击器后的第一节钻杆上,加焊三～六根短钢筋做松土齿。
短钢筋的长度,以确保焊上短钢筋后松土齿的作用外径同钻头的外径相同即可(如钻头的外径为150mm ,钻杆的直径为50mm ,则短钢筋的长度取为50mm )。
第一根钢筋安装于离冲击器上沿100～200mm 处,其它各根钢筋间的间距为100～150mm ,相互呈120°角。
(如图1所示)钢筋可采用Φ18～Φ20的废旧钢筋边脚料,做到物尽其用。
图1 松土齿的制作为了不降低锚孔清碴的有效截面积,确保钻孔碴质顺利排出孔外,采用各根钢筋不在同一个平面上布置,而采用纵向错开100～150mm 间距,并相互呈120角布置,这样给钻机钻进中产生的土碴清除出锚孔留下充分的通道,同时也考虑到钻进过程中钻杆旋转的平衡。
松土齿的安装位置不能距离钻头太远,这样确保退钻采用松土齿时不需要太大的上下活动空间。
(因为钻头是整个钻进机构中直径最大的构件,卡钻现象往往发生在钻头处)。
同时,,松土齿的数量也不需要太多,以三～六个为宜。
因为三～六个足够形成转动平衡,提高松土效果可以通过反复提下钻完成。
而太多的松土齿不仅不会提高松土效率,反而会堵塞排碴通道,且加重机械的负荷。
由于实际使用中松土齿磨损现象较严重,在使用中应根据磨损情况及时更换。
113松土齿工作原理钻头本身可以利用旋转和冲击等强有力的机械手段破碎它前方的物体,但却对位于它后方的阻碍物体无能为力,只能依靠高压空气的吹除和钻机自身的拉拨力来克服后方的阻碍物体。
所能达到的效果往往十分有限。
采用在钻头后部钻杆上加装自制松土齿后,通过利用钻机的上下运动的工作能力,利用松土齿,采用机械的方式破碎钻头后部的阻碍物体,大大提高了钻机克服钻头后方阻碍物体的能力。
114松土齿的工作过程采用松土齿处理退钻卡钻的施工流程如下:钻进清孔—起钻卡钻———下齿松土———清孔起钻24 福建建设科技 20091No 11■岩土工程(1)钻进清孔锚孔钻造过程中,使用高压空气将孔中钻头破碎土体形成的孔碴清除出孔外。
如果锚孔孔径较大,孔深较深,导致高压空气压力不足时,孔碴容易沉积附着于孔壁上。
(2)起钻卡钻锚孔钻造结束起钻时,由于钻头是整个钻进机构中截面最大的构件,起钻过程中会因为钻头和锚孔孔壁相括导致孔碴堆积,堵塞锚孔孔道,造成锚孔缩径,导致起钻卡钻情况发生。
(3)下齿松土起钻卡钻情况发生后,可以重新进钻,使松土齿到达孔碴堆积部位,通过钻杆的钻动和上下活动,将堆积的孔碴搅松,(4)清孔起钻通过松土齿将堆积的孔碴搅松后,使用高压空气重新清孔,将孔中松散的孔碴清除出孔外,这样就可以疏通原先堵塞的孔道,继续起钻,如此反复,直至将锚孔缩径部位全部疏通。
115采用加装松土齿技术措施的实用意义在钻杆上加装松土齿的技术措施,虽然不能避免锚孔钻造成孔施工中,由于孔碴沉积而产生的锚孔缩径,导致的退钻卡钻现象的出现,。
但却大大加快了钻机摆脱因缩径而卡钻施工事故的进程。
,采用松土齿提高的施工效率的作用是十分显著的。
这种方法在处理因各种因素引起的塌、缩孔和卡钻、埋钻等施工事故方面同样适用,具有普遍的意义。
2工程实例下面本人就根据在泉三高速公路三明段SMA6合同段高边坡防护锚固工程预应力锚(杆)索锚孔钻造成孔施工中,遇到因锚孔缩径而造成卡钻、埋钻现象,而导致对施工效率产生严重影响后,使用在钻杆上加装松土齿这一简单易行的技术措施,并收到良好的效果的施工实践,谈谈使用加装松土齿的技术措施提高锚孔钻造成孔施工效率的实际运用。
211工程概况由我公司负责施工的泉州至毕节、天津至汕尾国家重点干线公路福建省泉三高速公路三明段SMA6合同段高边坡防护锚固工程位于三明市大田县境内,该合同段高边坡防护锚固工程预设计由12个高边坡防护锚固子工程组成,合同工程造价330万元。
其中YK +62517～KY +87019坡面设计为9个采用6索强度1860MPa 的高强度低松驰无粘结钢绞线组成压力分散型锚索结合砼锚索框架,锚索设计长度:上排锚索长度为26m 、下排锚索长度为28m ,孔径150mm ,采用锚索锚固防护的坡体土质为碎块状强风化粉砂岩。
在实际施工中采用YQ100C 型潜孔钻结合17m 3空气压缩机进行锚孔钻造成孔施工。
212施工情况在设计防护坡面土方开挖完成后,先进行该坡面的试验孔施工,分别为试验孔1#;试验孔2#;试验孔3#,其相应的锚固段长度分别为3m ;6m ;9m ,锚孔深度为20m ,孔径150mm 。
在对该坡面进行的试验孔钻造施工过程中发现,在钻机钻进退钻过程中容易发生卡钻、埋钻现象,其中1#试验孔钻造施工采用分段钻进。
由于卡钻现象频频出现,出现卡钻后花费大量时间进行处置。
导致施工进展缓慢,完成该锚孔钻造总用时8小时25分,在2#试验孔钻造施工中,在钻进至20米孔深后,退钻至16米时,发生严重卡钻事故,因反复拉拨钻头,导致钻杆连接接头滑丝脱扣,钻头、冲击器及5节钻杆陷入孔内,后采用钻杆打捞器多次试图打捞,最终没有成功,最后被迫放弃,移机另行开孔,由此导致的钻具和人工费等直接及间接经济损失近8000元。
213原因分析根据业主提供的工程地质勘察报告及现场采取的土样进行土工试验结果分析,认为频频产生退钻卡钻现象的原因,是由于该坡面土体土质含水量较高,因而钻机钻进过程中产生的孔碴潮湿,比重较大,而且孔深较深(试验孔成孔深度为20米),排碴路径较长。
又因为在施工中选用的施工机械空心压缩机容量较小,在施工中向锚孔钻造施工面吹气后产生的排气压力较小,造成携碴能力不足,在吹除孔碴时孔碴容易沉积附吸于孔壁上,造成锚孔缩径,进而导致卡钻现象的产生。
214采用应对措施由于该工程锚固防护工程的施工速度将直接影响下一级坡面的正常开挖,施工任务时间紧迫,如果采用临时更换施工机具的措施,由于该施工现场位于交通极不便利的山区深处,机械设备的进、退场既影响施工进度,在经济上也会造成较大的浪费。
为了能够在不更换现有施工机械设备的前提下,更经济更快地完成该项施工任务,通过对产生卡钻、埋卡事故原因的分析,认为采用在钻机上加装松土齿,能够大幅提高钻机处置因锚孔内孔碴沉积而导致卡钻的能力,达到提高锚孔钻造施工效率的目的,且简单易行。
因此决定采用在钻机上加装松土齿的技术措施,以期能够采用最少的时间和经济投入达到按计划完成该项施工任务的目的。
215采用加装松土齿后的效果采用在钻机上加装松土齿的技术措施后,在后续的锚孔钻造施工中获得了很明显的提高施工效率的效果。
2#(补)试验孔成孔时间3小时45分,3#试验孔成孔时间3小时40分,其后开展的工程孔钻造施工共36个孔,孔深26～28米,平均成孔时间为4小时,加装松土齿的技术措施虽然不能避免锚孔成孔施工中的缩径卡钻现象,。
但却大大加快了钻机摆脱卡钻的进程。
明显提高钻机成孔施工效率。
充分说明采用在钻孔机械钻杆上加装松土齿的技术措施是行之有效的13综述本文所阐述的在处理锚孔钻造施工中缩径卡钻现象所采用的,在钻孔机械钻杆上加装松土齿的技术措施,简单易行,操作简单,且费用少,,却能在工程实践中大幅度的提高钻孔机械的施工效率,起到事半功倍的效果,具有很高的实用价值,值得推广。
参考文献[1]泉州至三明高速公路三明市境SMA6合同段路堑高边坡防护加固工程动态设计说明。