浅谈地质钻探过程中套管事故的原因及处理

董保华

（安徽省核工业勘查技术总院，安徽 芜湖 241000）

1 工程实例

安徽省南陵县戴汇-九甲铜矿普查项目的ZK103钻孔，设计孔深900米，一开口径∅130，钻进到67米位置下入∅127套管67.2米，二开∅110口径施工钻进，钻进至100米左右位置，在一次下钻过程中受阻，钻具下不到孔底，由于操作人员经验不足，判断失误，误认为是套管接头变形，于是回转挤压研磨，从而把127套管研磨破损并取出部分套管碎片及孔壁岩石（如图1）。

图1 套管研磨破损并取出部分套管碎片及孔壁岩石

钻探负责人了解事故情况后召开机组会议，首先下入∅127公锥进行打捞，由于该段地层为红色角砾岩，并且已经取出孔壁岩石，钻孔已经超径，套管断头已经斜靠孔壁，公锥无法进入错位套管，于是决定在公锥前端焊接2米长度∅50普通钻杆并在其前端斜切口（缩小接触面积起引导作用），通过该方法顺利让公锥进入套管，通过人工回转（套管破损严重，钻机回转扭矩不好掌握）地面钻杆，最终顺利取出孔内遗留全部套管（如图2）。

图2 取出孔内遗留全部套管

2 地质钻探过程中套管事故发生原因分析

2.1 套管及接箍质量

在地质钻探过程中，套管的材质以及厚度参差不齐，还有选用的接箍与套管紧密度是否符合要求，在施工过程中，选用的套管及接箍质量过差则有可能在下套管过程中会发生套管变形、脱离、折断等情况，或者是使用寿命有限，在未成孔之前套管在孔内就出现脱扣、变形以及折断的情况发生。

2.2 孔内泥浆性能

套管的下入和起拔与孔内泥浆性能情况有很直接的关系，在下套管前，应该尽量替换掉孔内性能较差的泥浆，尽量减少孔内岩粉以及沉渣的数量，若孔内用泥浆无法达到一定的悬浮和护壁要求，泥浆中的固相物质便会在井壁内侧囤积或形成成泥皮，随着作业时间的增加，固相颗粒堆积，泥皮越来越厚。钻进过程中套管会受到固相颗粒的挤压造成变形甚至断裂，或者是成孔后起拔套管的难度大大增加，进而出现套管遗留事故。

2.3 套管下入起拔及封固

地质钻探下套管环节中，一是套管底部没有坐落在硬盘上，下部没有合理封闭，造成钻进过程中冲洗液对套管底部冲刷，以及钻具对套管经常碰打，造成套管底部悬空，导致套管下沉。二是下入套管不正，或下入是强击插进，或地层发生位移，或者钻孔超径严重和弯曲，都会造成套管偏斜；三是起拔套管时强拉硬顶会发生套管折断；四是套管下在严重弯曲的孔段，或者套管本身严重弯曲，下套管时阻力大采取强压硬打迫使套管下降，五是套管底部和上部没有进行密封措施，这样施工过程中孔内泥浆进入套管外壁与孔壁的环状间隙内，造成对套管外孔壁的冲刷和套管与孔壁之间泥浆性能的破坏和孔内返出泥浆中的岩粉进入套管与外孔壁的环状间隙中，造成后期套管的卡夹，六是下入套管如果相对较深时，施工时间较长时，没有在套管与接箍合缝出通过点焊加固套管等措施导致套管脱扣。

3 地质钻探过程中套管事故发生处理方案

3.1 套管偏斜的处理

（1）发现套管柱下人后产生偏斜时，可将套管柱上提一段距离，扭转一定角度再下。下定后，用仪器测量其弯曲度，如符合要求，则可将管柱固定，如弯曲度仍然很大，必须将管柱提出孔外，纠正孔斜后，重新再下。

（2）下套管跑钻时，特别是在钻孔较深时，应该及时捞出事故套管，更换墩弯或墩坏部分套管。

3.2 套管下跑的处理

（1）如果跑下去的套管上端的丝扣完好，而且也不歪斜，则根据跑下去的深度从孔口下人补充套管，与跑下去的套管在孔内直接连接，然后在孔口用套管夹板固定。

（2）如果跑下去套管上端坏了，应把跑下去的套管打捞、起拔上来，重新下人。

（3）如果上端已坏的套管起拔不上来，则可先用大一级口径扩孔至套管头以下0.3m～0.5m，然后采用同径套接。如果孔径允许换小，则可在原套管内再下人一套小一级套管。采用同径套接时，在补入套管的下端焊接大一径的套箍，套在下跑套管的上端。

3.3 套管脱节和错动的处理

发生套管脱节后，必须将上部套管全部提出，检查脱节处的情况，分别采取不同的处理方法。

（1）如果套管脱节后，上段套管与下段套管丝扣都很完好，而且中心线未错开，则用上段套管与下段套管直接对扣。

（2）如果下段套管在脱节后，断头已经损坏，但中心线尚未错开，这时必须先用公链把这一段套管卸掉，或用割管器把损坏的部分割掉，然后再用处理下跑套管的方法处理。

（3）如果下段套管在脱节后，上、下丝扣都完好，但中心线发生了错动，下入套管对接不上时，可采用导向体下人；当上部套管下入到离下部套管管口。0.3m～0.5m时，用钻杆下人铁质锥形体并停留在两段套管的中间，扶正上下套管，再下降上段套管。

（4）如上述方法处理无效，允许换径的情况可下入小一级口径套管。

3.4 套管折断的处理

（1）用套管公锥或捞管器打捞折断的套管。如果需要重新下人，则换用完整套管，

（2）如果折断的套管难以起拔上来，则可用同径套接、或同径座接等方法处理。

（3）如折断的套管较深，在允许换径的情况下，可下人小一级套管。

3.5 套管卡夹的处理

所谓套管卡夹，就是指套管在提拔时受到卡塞拔不上来。

如果孔内套管数量较少，岩层较完整，套管下人的时间不长，套管被卡夹不严重时，可直接用升降机起拔，或采用多股钢丝绳强力起拔。如果孔内情况复杂，套管被卡夹较严重时，可先用千斤顶将套管顶活，然后再用升降机起拔，或者采用拉打结合，顶打结合的办法将套管处理活动后，再用升降机起拔。如果孔内情况复杂，套管数量较多，卡夹得特别严重时，经上述方法处理无效，则可采用兜底强力起拔，扩孔反套管，“割、扩、卡”起拔，等方法进行处理。

3.6 扩孔反套管

扩孔反套管，适用于套管很长，不易起拔，且地层比较稳定的情况下。

扩孔钻具应比孔内套管大一级，长度相当于两根套管。使用带内锥度小肋骨钻头，异径接头应连内丝扣，以连接导正钻杆和导正器。导正器长度应超前扩孔钻头200mm～300mm。扩孔时，应采用慢速轻压。感觉孔内有阻力，应适当提动钻具，防止挤夹钻。进尺不宜过快。提钻后，应灌孔，防止坍塌。

扩孔超过一根套管后提钻，再下人反扣套管公锥，用反管器或利用开反车将套管反回。这样反复进行，可逐渐将套管全部反回。为了反回套管时省力，可先用千斤顶将套管丝扣顶松或者是利用切割器将套管切断后再反。每次扩孔长度应超过每根套管长度1m～1.5m，以便下次扩孔时导向扩孔钻具找着原来的地方。

4 结论

随着科学技术的发展，现代地质钻探工作效率有了显著提升，因此保障钻探施工安全和效率，进行深孔地质钻探过程中套管事故处理项目研究颇为重要。在地质钻探过程中，选择正确的处理手段，避免发生套管事故发生，实现套管钻井技术的广泛应用，对于解决地层钻进问题以及深孔钻进问题，有着重要研究价值。