潜孔钻机预防卡钻方法分析

㈠ 150潜孔钻上卡下卡什么做用

摘要 潜孔钻机采用电机经高性能减速器作回转动力；用气缸作推进动力。省去了液压系统，因而机械效率高，成本低、性能稳定。

㈡ 钻孔时钻头老是被卡住是怎么回事

在钻孔过程中钻头被卡住的原因导致如下表述：

1、质量问题及现象 钻头在钻孔内，无法继续运转。 2、原因分析 1）孔内出现梅花孔、探头石或缩孔。 2）下钻头时太猛，或钢丝绳松绳太长，使钻头倾倒卡在并壁上。 3）坍孔时落下的石块或落下较大的工具将钻头卡住。 4）出现缩孔后，补焊后的钻头尺寸加大，冲击太猛，冲锥被吸住。 5）使用冲击钻在粘土地层中进行钻孔时，冲程量过大，或泥浆太稠，冲锥被吸住。 3、预防措施 1）对于上下能活动的卡钻，可以采用上下轻微提动钻头，并辅以转动钢丝绳，使钻头转动，以便提起。 2）下钻时不可太猛。 3）对钻头进行补焊时，要保证尺寸与孔径配套。 4）使用冲击钻进行施工时冲程量不宜过大，以防锥头倾倒造成卡钻。 4、处理措施 1）当土质较好或在石质孔内卡钻时，可以采取小爆破振动使钻头松动，以便提起钻头。 2）钻头被卡住时，可上下左右试着进行轻提，将钻锥提起。 3）用千斤顶或滑轮组强提，但应注意孔口的牢固，以防孔口坍塌。

㈢ 在正常的钻孔过程中,发生卡钻的主要原因是什么

卡钻的主要原因是钻头受到的切削扭矩大于钻头的输出扭矩，造成这种现象的因素主要有：1）钻头几何角度不合理，如主后角小且两个角度不相等，顶角小且不对称，横刃长等；2）进给量不合理，主要是进给速度快；还有一种情况，在扩孔时，如果上一工序的孔径不合适，扩孔时也会发生卡钻；3）退钻不及时，造成切屑堵塞；钻削过程中有积屑瘤产生；4）对于通孔钻削快钻通时，进给要慢，避免轴向力过大。还有切削速度要与工件材料匹配等其他因素，希望对你有助。

㈣ 在钻孔过程中钻头被卡住怎么办

钻头被卡住时，可上下左右试着进行轻提，将钻锥提起，但应注意孔口的牢固。

在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动；主运动，即钻头绕轴线的旋转运动（切削运动）。

辅助运动，即钻头沿着轴线方向对着工件的直线运动（进给运动），钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右、属粗加工。

(4)潜孔钻机预防卡钻方法分析扩展阅读：

由于加工的孔径较小，故台钻的主轴转速一般较高，最高转速可高达近万转/分，最低亦在400转/分左右。主轴的转速可用改变三角胶带在带轮上的位置来调节。台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。

在进行钻孔前，需根据工件高低调整好工作台与主轴架间的距离，并锁紧固定（结合挂图与实物讲解示范）。台钻小巧灵活，使用方便，结构简单，主要用于加工小型工件上的各种小孔。它在仪表制造、钳工和装配中用得较多。

㈤ 钻孔卡、埋、烧钻故障的判断与处理

(一)钻孔卡钻故障的判断与处理

1.钻具卡钻事故发生的主要原因

1)孔壁不稳定,发生岩石掉块或坍落掉块,造成卡钻。

2)钻进水敏性地层时,由于地层遇水膨胀,钻孔缩径,或泥浆质量差,泥皮厚而松,造成夹钻、泥皮吸附卡钻。

3)钻具弯曲度大,回转时摆动弧度大从而对孔壁产生“敲帮”现象或钻孔本身弯曲,在孔壁上形成“键槽”而发生卡钻事故。

4)冲洗液循环不良,孔内不清洁,残留在孔底的合金块、碎钢粒过多,造成卡钻。

2.卡钻的征兆

1)提钻后能见到岩心管和钻头有明显的擦痕,取粉管内有上部孔段掉入的岩屑及碎块。

2)地层破碎,孔壁掉块严重,钻进中出现憋车现象,起下钻时有阻力。

3)探头石(活石头)或键槽卡钻,其特点是遇阻位置不变,起下钻时一到此位置就遇阻。

4)钻头与岩心管被挤夹,钻进时回转阻力较大,提升钻具时吃力,但不憋泵,冲洗液循环通畅。

3.卡钻事故的处理

1)在易坍塌掉块、缩径的地层中钻进时,如遇卡钻不严重时,应及时活动钻具,边活动边提拉,严禁一下将钻具拉死(既不能上又不能下),严禁无故停泵。如粗径钻具带有扫孔接头时,可采用向上扫的办法处理。

2)钻具卡死后,可采用打吊锤的方法震打。一般在浅孔段用吊锤震打处理卡钻事故是比较有效的。如果在深孔段,用吊锤震打无效时,可用孔内震动办法处理。冲打前,先将被卡钻具拉死,然后反掉粗径上部的钻杆,再用加重钻具冲打事故钻具,将事故钻具打下以后,下钻具扫掉事故钻具头部的障碍物,最后用丝锥打捞起事故钻具。

3)当钻具卡死且不能回转和上下窜动时,应采用千斤顶的办法进行强力顶拔处理。如强力顶拔无效时,就只能采用反钻杆和“孔内爆破”的方法,先将事故钻杆取出,再视具体情况采用其他处理办法来处理事故钻具。

(二)钻孔埋钻故障的判断与处理

埋钻事故均发生在孔底,主要是由于岩粉、岩屑的沉淀,或是孔壁坍塌等将钻具埋住。

在钻进过程中,只要随时掌握了解孔内情况及冲洗液循环情况,埋钻事故一般是可以避免的。

1.埋钻的原因

当所钻进的岩层较软、进尺较快时,孔内将产生大量的岩粉和岩屑;此时如果泵量不大,岩粉岩屑将不能及时排除孔外,当停泵时,孔内岩粉岩屑沉淀就会造成埋钻事故。当用清水作循环液时,埋钻事故更容易发生。

在松散岩层钻进时,因泥浆质量差,起不到保护孔壁的作用,钻孔发生坍塌垮孔而造成埋钻。

2.埋钻事故的前兆

1)埋钻前,孔内岩粉岩屑增多,钻具活动后不能下到孔底。

2)钻进中回转阻力增大,有憋车现象,提动、回转钻具阻力明显增大。

3)钻进中产生严重憋泵现象。

4)孔内泥皮有垮塌现象。

3.埋钻事故的处理

一旦发生埋钻事故时,首先应尽最大可能恢复冲洗液的循环。只要能恢复冲洗液循环,埋钻事故就有排除的可能。

如果冲洗液不能恢复循环时,可采用下列办法进行处理:

1)用升降机配合给进机构进行强力顶拔,连拉带顶,埋钻不严重时,此法十分有效。操作时,先用升降机提拉紧后,再用给进机构将钻具往上顶,回落时,应先将升降机抱闸松开后再用给进机构回落,以免将钢绳拉断。

2)升降机,给进机构联合强力顶拔无效时,还可换用大型千斤顶起拔,效果显着。

3)岩粉埋钻时,可另下一套小径钻杆去冲孔,当粗径钻具以上的岩粉冲净后,一般都能处理上来。

4)经上述方法处理无效时,可采用反钻杆或孔内爆破的办法进行处理。

4.埋钻事故的预防

1)在松散易坍塌等胶结不好的地层钻进时,应选用优质泥浆进行钻进。

2)加强冲洗液的净化管理,做到勤捞砂和除砂。

3)钻进中保持一定的泵压和泵量,钻具在孔内,严禁中途无故停泵;因泥浆泵故障而检修时,必须将钻具提离孔底一定距离。

4)孔内岩粉岩屑超标时,要进行专门捞砂,回次终了冲孔时,要捞砂冲孔,以保持孔内清洁。

(三)钻孔烧钻故障的判断与处理

1.造成烧钻事故的原因

1)泥浆泵工作不正常,泵量不大或不送水,不能很好地冷却钻头和排除岩粉岩屑,造成烧钻。

2)钻杆因丝扣处连接不好致使冲洗液未到孔底便中途漏失,形成假循环现象,降低了对钻头的冷却作用,因而发生烧钻。

3)硬质合钻头内外出刃及水口过小,水槽过浅等,使冲洗液循环不畅,特别是钻进塑性岩层时,易对钻头产生“包”“糊”现象,严重时也会发生烧钻事故。

4)使用孔底反循环钻进方法时,由于喷嘴堵塞或因下钻时不注意,将喷反钻具插入岩粉中再开泵,其反循环作用停止,冲洗液不能到达孔底而发生烧钻。

2.烧钻事故的预兆

1)孔内钻具回转阻力大,不进尺提动钻具困难。

2)烧钻前有严重的憋泵现象(孔底反循环钻进除处)泵压猛增,高压管憋劲跳动厉害。

3)泵压过低。

3.烧钻事故的处理

1)发现烧钻预兆时,如钻具仍能回转,则不要急于关车,尤其是金刚石钻进时,不能先停车,应迅速将钻具提离孔底,而且尽可能地提高一些,这样能使烧钻的程度减轻一些。

2)一旦钻具被烧死,用强力提拔或千斤顶强顶的办法进行处理时,往往收效甚微。而只能采用反钻杆或孔内爆破钻杆的方法先取出孔内事故钻杆后,再用其他办法去处理粗径钻具。

金刚石钻进的钻孔,处理完烧钻事故后,还必须将孔底残留物磨掉、捞尽后才能继续使用金刚石钻进。

4.烧钻事故的预防

1)钻进过程中,应随时注意观察各种仪表的变化,特别是泵压、泵量的变化,当出现憋泵现象时,应立即提钻检查。

2)金刚石钻进时,不要盲目加快转速,加大钻压,当发现不进尺时,经处理无效后应立即提钻,不能犹豫。

3)认真检查钻具,保证钻具通水顺畅;钻杆连接后各接头丝扣处不能漏水,避免假循环现象发生。

4)使用孔底反循环钻具钻进时,使用前在地面要认真仔细地对喷反接头进行检查,确认其喷反吸力足够时方能下入孔内。

㈥ 长螺旋钻机卡钻了怎么处理

1、分析造成卡钻的原因，尽快测量卡钻深度，分析地层等因素，以便采取相应对策。2、根据分析出的原因，采取相应对策 （1）、由于塌孔或设备自身原因造成的卡钻，沉渣厚度大，要首先清孔，然后再用钻机或辅助设备处理 （2）、由于非塌方因素造成的卡钻，沉渣不多时，应首先采取自救措施，另外也可以适度起升钻杆，以增大对钻杆的起吊能力，以上方法只能在卡钻初期使用。 （3）、如果自救无效时，要改用辅助设备处理，其方法主要包括直接起吊法，钻头周围疏通法。护壁开挖法。 您可以网络 河北鼎峰工程机械有限公司 更多了解

㈦ 钻孔事故类型及处理方法

煤矿井下近水平定向钻孔事故可分为卡钻事故和钻具断落事故两类。

一、卡钻事故

卡钻事故指钻具在孔内失去活动自由，既不能转动又不能来回起下，这是定向钻进过程中常见的钻孔事故。卡钻事故可能会发生在钻进、起钻、下钻、循环冲孔以及设备检修等过程中，可由多种原因造成，常见卡钻类型主要有孔壁坍塌卡钻、缩径卡钻和沉渣卡钻三种。

(一)孔壁坍塌卡钻

孔壁坍塌卡钻是因孔壁失稳造成的，卡钻原理如图7-1所示。孔壁坍塌卡钻是卡钻事故中情况最为复杂的一种，因为处理这种卡钻事故的工序最复杂，劳动强度最大，耗费时间最多，风险性最高，极易导致钻具、仪器掉入孔内无法捞出的后果，造成财产损失，所以在定向钻进施工中应尽力避免此类事故发生。煤层具有强度低、节理、应力复杂等特性，且孔壁坍塌卡钻预兆不明显、突发性强，这使得煤层定向钻进孔壁坍塌卡钻极为普遍，是一种最为常见的卡钻事故。因此，孔壁坍塌卡钻具有严重性、普遍性和突发性。

图7-1 坍塌卡钻示意图

1.事故原因

造成孔壁坍塌的原因分为地质、物化和工艺三个方面。

(1)地质方面原因

1)地应力影响。这里所指的地应力包括原始地应力和次生地应力。原始地应力是地壳在不断运动中，煤层中形成的不同构造应力(挤压、拉伸、剪切等);次生地应力是在煤矿掘进、开采过程中，由于人为对原始煤层扰动形成的附加应力，这种扰动改变了煤层原始受力边界条件，形成全新的应力分布。当煤层应力超过其自身强度时，便会产生断裂并释放能量;在应力尚未达到煤层本身强度时，这些应力则以潜能的方式存储在煤层中，待机释放。钻孔钻穿煤层后，钻孔孔壁产生自由面，应力重新分配，当孔壁应力超过煤层强度极限时便会发生破裂，导致钻孔孔壁坍塌，引发卡钻事故。

2)地质构造影响。处于近水平状态煤层稳定性较好，但由于构造运动，会发生局部区域断裂、褶皱、滑动、升降等现象，使得本来稳定的煤层变得错综复杂，在地层中产生大量的破碎带和裂隙带，煤层稳定性大大降低。钻遇此类煤层时，极易发生钻孔孔壁坍塌和卡钻事故。

3)煤层自身特性影响。我国大多数地区煤层本身具有节理发育、连续性差的特点，钻进中易发生孔壁坍塌并导致卡钻;煤层顶底板，乃至煤层中常有层理发育的泥页岩层，泥页岩层虽然横向连续性较好，但近水平定向钻进中钻孔以与层理面近似平行的方向延伸，容易发生泥页岩层以片状从孔壁脱落坍塌，导致卡钻。

(2)物化方面原因

定向钻进冲洗介质多以清水为主，钻进地层多为含水量较少的煤层和岩层。大量研究试验表明，当煤层和岩层遭遇水浸入时，由于水化、毛细作用等，会产生应力变化，削弱煤层的结构强度，这是造成钻孔坍塌的另一重要原因。

(3)钻进工艺方面原因

1)冲洗液对孔壁的冲蚀作用。定向钻进中，冲洗液排量较大，通常形成紊流态的高速返水，以满足排渣的需要。但是，随之而来的负面影响不容小觑，高压水射流对孔壁煤层会产生严重冲蚀，尤其是在某一孔段长时间冲孔循环，极易造成孔壁坍塌，引起卡钻事故。

2)钻具对孔壁的撞击。定向钻进冲孔时，经常会伴有钻具的转动，转动的钻具会将钻孔孔壁下缘沉积的煤屑搅起，以便水流将其携出孔外，从而提高冲孔效率和改善冲孔效果。然而，钻具在转动搅动煤屑的同时对孔壁产生撞击，这种撞击容易使钻孔孔壁煤层产生破坏脱落，从而导致孔壁坍塌，引起卡钻事故。

2.事故预防

(1)合理的钻孔布置设计

设计钻孔时，在可满足煤层瓦斯抽采需要的前提下，钻孔布置应尽可能避开断层、陷落柱、褶皱、高地压等异常区域。

(2)探明并避开危险层位

地层资料不全的情况下，定向钻进过程中，应主动探测危险层位，通过钻进参数、孔口返水掌握其特点，并采用定向钻进开分支技术避开危险层位，原理如图7-2所示。

图7-2 探明并避开危险层位

(3)采用带反向切削齿的窄翼片定向钻头

钻具严重卡死的位置一般位于钻头体肩部，相同卡钻的情况下，连接宽翼片钻头的钻具回拖阻力要高于窄翼片钻头。所以，在存在卡钻隐患的地层中，应尽量选用窄翼片定向钻头。同时，为了提高钻头自行解卡的成功率，可在窄翼片钻头体肩部焊镶反向切削齿。两种定向钻头如图7-3所示。

图7-3 两种定向钻头

(4)及时发现并处理孔内异常

钻进过程中应注意给进、起拔、回转压力等工艺参数以及孔口返水的变化情况，任何一项指标发生突变应立即停止给进，及时分析原因并采取处理措施，防止卡钻事故发生。

(5)针对地层选择合理的钻进工艺参数

定向钻进过程中，根据现场施工经验选择合适的泥浆泵排量和冲孔钻机转速，一般情况下泥浆泵排量控制在150～250L/min之间，冲孔钻机转速在40～80r/min之间，以保证良好冲孔效果的同时维持钻孔孔壁稳定。

3.事故处理

(1)强力回转、起下钻法

强力回转、起下钻法是处理坍塌卡钻事故的首选方法。在采用该方法处理事故前，应先将定向钻机扭矩调整在3000N·m挡，保证钻机即使在最大扭矩情况下也不会将钻具安全接手(连接孔底马达和下无磁钻杆的铍铜接手)扭断。处理事故时，快速起下手柄和回转手柄同时配合使用，如图7-4所示，可采用正转转速快速变化和快速起下钻迅速反复转换结合的方法(注意:严禁钻具反转)，将连续快速变化的扭矩和轴向力传递到孔内钻具卡钻处，在这种频繁变化的扭矩及轴向力作用下，钻具在孔内的变形也在不断地快速变化，这种变化可使卡钻处钻具对坍塌碎屑产生挤压和碾压作用，将煤屑压碎，使钻具松动;同时，钻具变形的快速变化，在钻具卡钻处产生震击效果，有利于使卡钻处坍塌碎块产生松动，从而达到解卡的目的。处理事故时，应时刻注意钻机系统压力的变化，结合操作可判断解卡是否成功。比如:处理过程中，在采用回转、快速起下或两者结合的情况下，油泵压力较起初相同操作有所降低，说明卡钻处钻具开始松动。

图7-4 回转操作手柄和快速起下钻操作手柄

在坍塌卡钻后孔口返水可能有两种现象:一种是返水变小、泥浆泵压升高;另一种是返水停止、泥浆泵安全阀门憋开。孔口返水是一个好现象，在强力回转、起下钻法处理坍塌卡钻时，钻孔循环水流可对坍塌区域的煤碎块产生冲蚀，加速钻具解卡。在孔内水流循环因卡钻中断的情况下进行解卡处理时，应定时开泵，观察孔口返水;若循环通道重新连通，应连续开泵循环，以加速解卡。

(2)套铣打捞

在强力回转、起下钻法处理无效的情况下，可考虑采用套铣打捞法。该方法使用专用套铣打捞钻具(φ102mm打捞钻杆配套φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆配套φ133mm打捞钻头、打捞送水器)以及12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头和夹持器，采用回转钻进工艺套取孔内定向钻具，打通卡钻部位阻塞，再分别将打捞钻具和定向钻具依次提出，完成打捞，套铣打捞原理如图7-5所示。12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头和夹持器、套铣打捞钻具将分别在本章第二、三节详细介绍。

图7-5 套铣打捞原理示意图

套铣打捞具有一定的风险性，因为在套铣打捞过程中，打捞钻具也存在着塌孔卡钻的危险，因此，在套铣打捞钻进过程中应时刻关注钻进参数及孔口返水变化，一旦发现异常应及时采取处理措施，防止事故进一步恶化。

(3)采掘打捞

强力回转、起下钻法处理无效，套铣打捞存在较大风险的情况下，如果卡钻位置处于待采掘区域，则可考虑在后期的煤层开采或巷道掘进时打捞卡钻钻具，这种打捞方法需要准确记录和精确计算卡钻钻具的空间位置，以保证在后期的开采或掘进作业中，揭露并提出卡钻钻具。

(4)强力拧断安全接手

在以上三种方法均无法有效实现打捞的情况下，可考虑强力拧断安全接手来处理卡钻事故，以使事故损失降至最低。安全接手是连接孔底马达和下无磁钻杆的铍铜接手，其连接关系如图7-6所示。该接手抗扭能力为3000～4000N·m。采用该方法的前提是卡钻位置位于安全接手至钻头之间。

图7-6 定向钻具安全接手连接示意图

(5)倒扣并采用反丝(左螺旋)公锥、母锥打捞

在以上四种方法均打捞无效的情况下，可采用钻机反转倒扣，使钻具从孔内某处解扣，将解扣处至孔口段钻具提出，再根据孔内落鱼情况选用反丝公锥或反丝母锥配套反丝钻杆套取卡钻钻具并反转使其解扣，再将其提出，在权衡时间和经济之后进行反复多次打捞。打捞公锥、母锥将在本章第三节详细介绍。

(二)缩径卡钻

缩径卡钻就是由于孔径缩小造成卡钻，是指钻头通过的孔段岩层发生膨胀，使得孔径发生缩小，其直径小于钻头直径，钻头无法顺利回拖通过，造成卡钻事故，缩径卡钻原理如图7-7所示。缩径卡钻事故也是煤矿井下定向钻进中常见的孔内事故，因其发展缓慢、征兆较明显，预防、处理均较坍塌卡钻容易一些。

1.事故原因

煤矿井下定向钻进过程中，缩径卡钻事故多数是由水敏性泥页岩遇水膨胀、变形导致钻孔缩径造成的。而在煤层的顶板和底板乃至煤层内部，均普遍存在着此类泥页岩层。

图7-7 缩径卡钻原理示意图

还有一种情况就是有些煤层顶、底板中存在含水的软泥岩，这种泥岩表现出很强的塑性，当钻穿这种岩层后，这种软泥岩在地压的作用下向孔内挤压，导致钻孔孔径缩小而卡钻。

2.事故预防

(1)查明并避开缩径泥岩所在层位

通过查阅地质资料和定向钻进主动探测的方法探明缩径泥岩所在层位，通过钻进参数及孔口返水掌握其特点，采用开分支孔的方法避开缩径泥岩层。

(2)加强循环冲孔和划眼

钻进至水敏性泥页岩时，由于泥岩水化速度较慢，因此在钻进中一般不会立即出现缩径卡钻情况，但是在后期的钻进、冲孔、划眼、起下钻时会出现阻卡现象。大量实践表明:钻进水敏性泥页岩时孔口返水和其他非水敏性类型泥页岩无明显区别，因此在不得不穿越泥岩层的情况下，加强泥岩孔段冲孔和划眼，必要时采用扩孔手段来预防卡钻事故发生。

(3)及时发现并处理孔内异常

钻进含水的软泥岩层时，由于其塑性强，在地压的作用下被挤入孔内，此时返水变得黏稠，并携有软泥块;钻进速度加快，泥浆泵压升高;钻机回转及起下钻阻力明显增大。这种情况下应立即停止给进，开泵循环，并大幅度活动钻具，将钻具提离危险孔段。

3.事故处理

(1)强力活动钻具

在遇卡初期，可尝试采用类似坍塌卡钻“强力回转、起下钻法”大幅度活动钻具，争取解卡。在起钻过程中遇卡，应大力下压;在钻进中遇卡，应多提或强扭，下压是没有意义的。这种时候，捕捉时机非常重要，要在钻具安全的前提下，敢于用大力，有可能迅速解决问题。如果活动数次(一般不超过10次)未能解卡，应采取其他措施。

(2)注入润滑剂

若采用上述措施仍无法解卡，可用泥浆泵向孔内注入油类和清洗剂或润滑剂，再配合活动钻具，尝试解卡。

(3)拧断安全接手

当卡钻位置位于安全接手以下并采用大力活动钻具和注入润滑剂两种措施均无效的情况下，可采用强力回转扭断安全接手，将安全接手以上钻具提出钻孔。

(4)倒扣配合反丝公锥、母锥打捞

在以上三种方法均不能解卡时，可考虑采用类似坍塌卡钻的处理方法，采用倒扣配合反丝公锥或母锥打捞剩余钻具。

(三)沉渣卡钻

沉渣卡钻指钻屑在钻孔内沉积，发生埋钻导致的卡钻。沉渣卡钻相对坍塌卡钻和缩径卡钻严重程度较低，也更容易处理。

1.事故原因

(1)地层因素

煤矿井下定向钻进地层多为煤层。在节理发育的煤层中钻进，煤屑颗粒较大，不易被返水携出钻孔，容易在孔内堆积，造成沉渣卡钻。

(2)工艺因素

造成沉渣卡钻的工艺因素主要包括:给进速度、泥浆泵排量选择、冲孔作业等。定向钻进速度过快会产生大量的大颗粒煤屑，这些大颗粒碎屑容易产生堆积导致卡钻;较大泥浆泵排量可提高钻孔返水速度，提高返水携渣能力，有利于避免沉渣卡钻事故的发生;定向钻进中，定期冲孔可有效减少孔壁下侧沉渣量，防止沉渣事故发生。

(3)钻孔结构

在上仰孔段，由于水流方向和钻屑重力分量———下滑力方向相同，有利于返水将钻屑携出钻孔;在下斜孔段，水流方向和下滑力方向相反，水流需要克服钻屑的下滑力才能将钻屑携出，这大大降低了返水携渣的能力;水平孔段返水携渣能力介于上仰孔段和下斜孔段之间。

(4)突发事件

主要指钻进中遇到突发事件，如停电、钻机故障无法运行等，泥浆泵无法向孔内供水，钻具也无法提出孔外，孔内钻屑堆积导致沉渣卡钻。

2.事故预防

(1)做好施工准备工作

施工前，仔细检查设备，排除存在的故障隐患;定期对设备进行保养，保证设备正常运转。

(2)设计合理的钻孔结构

钻孔设计阶段，选择合理的钻场位置，尽可能将钻孔设计为上仰钻孔或水平钻孔，尽可能避免下斜钻孔;尤其是大角度(≤-20°)下斜钻孔结构的出现;钻进施工阶段，应在满足生产需要的前提下保证钻孔轨迹平滑，避免出现钻孔轨迹大幅度起伏变化。

(3)选择合理钻进工艺参数

钻进施工中，应根据现场实际情况，选择合理的给进速度和泥浆泵量，保证在不产生大量大颗粒钻屑的情况下实现高效钻进。

(4)定期冲孔

正常定向钻进中应定期进行冲孔，一般每钻进30m冲孔一次，冲孔时间控制在20～40min，冲孔时根据实际情况选择泵量在150～250L/min之间，同时可配合钻机带动钻具回转，转速控制在40～80r/min之间。

3.事故处理

由于沉渣卡钻事故属于比较轻微的卡钻事故，一般可直接通过强力回转和起下钻就可使钻具解卡。在事故处理过程中，向孔内注水循环可能会出现两种情况:一种情况是泥浆泵压力升高，钻机回转、起下钻压力较不开泵循环时不变或有所降低，另一种情况是泥浆泵压力升高，钻机回转、起下钻压力较不开泵时有明显上升。第一种情况的原因是:沉渣卡钻处钻屑沉积较松散，可以建立水流循环，水流可对钻屑产生冲蚀，如图7-8(a)所示，这样有利于钻具解卡;第二种情况原因是:沉渣卡钻处钻屑沉积较密实，在钻杆和孔壁环空中形成了一段钻屑“活塞”，水流循环无法建立，在高压水的挤压下这个“活塞”产生变形，紧紧抱住中间的钻具，从而导致钻机回转、起下钻压力升高，如图7-8(b)所示，这样不利于钻具解卡。可见，在处理沉渣卡钻时，一味地开泵循环未必有用，应根据现场的具体情况采取相应的处理措施。

图7-8 沉渣卡钻的两种不同孔内情况

如果发生严重的沉渣卡钻事故，则可考虑采用套铣打捞钻具配套12000N·m全液压坑道钻机用动力头和夹持器进行套铣打捞。

二、钻具断落事故

钻具断落是煤矿井下定向钻进过程中经常遇到的钻孔事故。有的情况比较简单，处理起来比较容易，往往会一次成功。然而大多数钻具断落事故均伴随着卡钻事故的发生，如果处理不慎，会酿成新的事故。

1.事故原因

(1)疲劳破坏

疲劳破坏是金属材料破坏的最基本的形式之一。钻杆在长期的工作中承受拉伸、压缩、弯曲、剪切等复杂应力，而且在某些情况下还承受频繁的交变应力，这种应力达到一定强度和交变次数时，钻杆则会发生疲劳破坏。

(2)机械破坏

钻具发生机械破坏包括多个方面的原因，主要有:

1)钻具生产制造中形成的缺陷导致钻具机械性能先天不足，进而导致钻具过早损坏。

2)钻具在长期使用中的腐蚀和磨损，钻具某些部位管壁变薄，强度降低，在外力作用下容易从钻具的这些薄弱部位被拉断或扭断。

3)处理钻孔事故时，不恰当地用强力活动钻具，当应力超过钻具强度极限时，就会把钻具拉断。

4)上扣不紧，使螺纹连接处钻具失去螺纹台肩的支撑，在公母螺纹连接处产生频繁的交变应力，加速螺纹磨损和疲劳破坏。

5)长期使用钻杆而不对连接螺纹定期检查，以致螺纹磨损造成钻具脱落。

(3)事故破坏

1)在卡钻事故处理中，为了采用反丝钻具打捞卡钻钻具，不得不将一部分钻具倒装下入孔内。

2)在卡钻事故处理中，为了减少经济损失，人为将卡钻钻具从安全接手处强力拧断，将孔底马达、定向钻头留在孔内。

3)由于操作者的失误造成钻具反转卸扣，将钻具掉入钻孔。

2.事故预防

要有效防止钻具断落事故，除了必须正确使用钻具外，还应按照本手册有关钻具维护方法，做好钻具日常的维护和管理工作。钻具维护详见第五章。

3.事故处理

(1)公锥打捞

打捞公锥按螺纹旋向可分为右螺纹公锥和左螺纹公锥(反丝公锥)。右螺纹公锥常应用于打捞非卡钻情况下的掉钻事故，左螺纹公锥主要应用于卡钻时钻具倒扣打捞的情况。两种不同类型的打捞公锥的打捞原理是相同的，都是采用公锥高硬度的锥面丝扣在落鱼鱼顶通孔中造扣，将掉钻钻具和打捞钻具连接，可实现拉力、压力和扭矩的传递，最终通过提钻或倒扣将事故钻具打捞出来。

在煤矿井下定向钻进中，常规通缆式钻杆、上无磁钻杆均安装有通缆结构，探管外管内安装有随钻测量探管，所以打捞公锥不适用于此类钻具的打捞。

(2)母锥打捞

对于公锥不适于打捞常规通缆式钻杆、上无磁钻杆以及探管外管，可以用打捞母锥解决，打捞原理是采用母锥通孔中高强度锥面丝扣在被其套住的落鱼鱼顶造扣，将掉钻钻具与母锥连接起来，并可传递拉力、压力和扭矩，再通过提钻或倒扣的方法打捞事故钻具。

(3)开分支孔避开断落钻具

在多次打捞无效或经卡钻多次倒扣打捞后继续打捞的经济和时间效益不合理的情况下，可更换钻具选择合适的位置开分支，避开掉钻钻具，方法如图7-9所示。

图7-9 开分支孔避开断落钻具示意图

㈧ 定向钻进常见钻孔事故的预防和处理

一、常见钻孔事故的种类

1.卡钻事故

煤矿井下近水平定向钻进过程中，由于孔壁坍塌或缩径等原因而引起的孔内钻具不能转动、起拔或既不能转动也不能起拔的现象称为卡钻。引发卡钻事故的原因主要分以下三种:

1)钻孔坍塌。所钻煤层过于松软破碎，孔壁在外力扰动下失稳塌孔，导致坍塌卡钻。如果孔壁在失稳过程中同时伴有大量瓦斯向钻孔内涌出，则煤层地应力急速释放，钻孔坍塌程度更为严重，卡钻也更紧固。

2)钻孔缩径。钻遇水敏性顶底板或夹矸层时，孔壁地层遇水膨胀缩径，进而引起缩径卡钻。

3)沉渣卡钻。钻遇破碎带或钻进速度过快，钻头切削下的岩屑颗粒较大，返渣流动至坍塌扩径孔段或凹形孔段时，大颗粒岩屑逐渐停滞堆积，造成局部沉渣卡钻。

2.钻具事故

钻进过程中由于孔壁作用、钻具(含钻杆、无磁钻杆、孔底马达及接头等)受力等原因造成的钻具折断或损坏现象称为钻具事故。钻具本身存在缺陷而导致强度不够、外载荷过大引起变形或折断、连接螺纹出现滑扣或脱扣等均可引发钻具事故。

3.钻头事故

钻进过程中发生掉钻头或钻头切削齿脱落而导致的孔内事故称为钻头事故。

二、钻孔事故的预防措施

1)在进行钻孔设计前，应了解相关地质情况，包括钻遇煤层的软硬程度、顶底板岩性和断层、破碎带、陷落柱及采空区等地质构造异常情况。

2)钻具配套时应根据地层情况，确定合理的钻具组合。若地质情况复杂，应选用大水口小保径的钻头和弯角较小的孔底马达。

3)煤矿井下定向钻进一般采用清水做冲洗液。必要时可在清水中加入可降解化学处理剂，在不影响瓦斯抽采效果的前提下，提高冲洗液的护壁和携粉能力。

4)钻进过程中如出现泥浆泵泵压或钻机的给进/起拔压力突然变化、孔口返渣颗粒较大、孔口不返水等现象时，应立即停钻，分析原因，在异常情况未解除之前不可盲目钻进。

5)加强钻探工作人员责任意识，时刻注意各钻进设备的工作状态，并且对钻进过程中出现的设备工作异常进行记录和分析，并采取相应措施排除异常。

6)定期或不定期地组织有关人员研究正在施工的钻孔情况，对钻孔顶底板和煤层情况全面掌握，并将目前钻孔施工参数如给进/起拔压力、泵压、钻机系统压力及钻进速度与其他临近钻孔进行比较，以便尽早发现事故的苗头。

7)钻探技术操作规程是钻探经验的积累和教训的总结，要严格执行。

8)根据施工矿区具体的地质条件，合理选择钻进方法，如在地层不清楚的地方采用探顶的施工方法，避免盲目钻进而引起事故。

9)加强通缆钻杆的维护管理，定期检查磨损情况，并按其新旧程度分孔、分组合理使用，较差的钻杆应用于孔壁稳定的浅孔，而好的钻杆用于地层条件复杂的深孔。

10)钻杆(包括通缆式钻杆、上/下无磁钻杆、仪器外管、接头等)直径磨损达2mm、有裂纹、丝扣磨损严重或变形时，均不得下入孔内使用。

11)地质条件复杂的钻孔，在开孔之前，要详细研究掌握所穿过的各种地层的特征、深度和厚度等信息，并制定全面的施工措施。

12)施工采用现场交接班制度，确保钻孔内不间断循环水，保证钻具的安全。如不具备现场交接班条件，每班停钻前需将钻具提离孔底9～12m，并每隔半个小时开泵冲孔一次，时间10min左右。

三、钻孔事故处理原则

1)孔内事故的相关情况要清楚。首先，事故部位要清:事故发生后，要根据机上钻杆余尺或提出来的钻具，精确计算事故部位的孔深，据此确定处理事故所需钻具的长度。其次，事故源头要清:根据提出的钻具或其他有关的标志，弄清事故源头是钻具的哪一部分，口径多大，损坏变形的程度如何，以确定处理方法和选用打捞工具。再次，孔内情况要清:弄清发生事故钻具的结构(规格、种类、数量)，钻孔结构，孔内煤层性质，孔壁稳定程度，孔内煤粉多少，以及事故发生前的征兆和发生时的情况(如冲洗液循环情况、钻具回转阻力、钻具给进和起拔阻力、钻机和泥浆泵声音变化，操作者的感觉等)，这些都是判断事故情节和确定处理方法及步骤的重要依据。

2)弄清孔内事故的基本情况后，认真分析研究事故发生的过程、事故性质、事故原因，慎重制定事故的处理方法、步骤和安全措施。处理方案一般要准备两套以上，当第一套方案处理无效时，可马上运用另一套方案进行事故处理。

3)处理方案确定后，要抓紧时间，全力以赴，动作迅速，及时排除。实践证明一些钻孔事故开始简单，但是在处理过程中，往往由于措施不当，拖延时间过长以至于恶化成复杂事故，甚至变成重大事故。反之一些开始比较复杂的事故，由于处理方法得当，措施得力，时间抓得紧，很快就得到排除。

4)事故发生后，在处理过程中，要求快是为了避免事故复杂化，但在快的同时还要做到稳，才能避免在事故处理过程中再发生事故。

四、常用钻孔事故处理方法

1)强力起拔。在出现孔内卡钻事故时，可采用钻机强力起拔钻具，并辅以瞬时回转，以使孔内钻具解卡，顺利起出钻具。但这样处理事故时，有时可能从孔内钻具的薄弱环节扭断。损失较小的扭断钻具位置是下无磁和孔底马达之间的接手。

2)套铣打捞。主要用于处理孔深较小而卡钻严重的孔内事故，原理与施工方法详见第七章。

3)反转钻具。如果采用强力起拔或套铣打捞的方法均不能起出孔内事故钻具时，可为钻具施加一定的起拔力(合理的起拔力应刚好能克服事故点以外钻具与孔壁的摩擦阻力)，然后反转钻具。

4)公锥打捞。对于孔内掉钻事故，可采用公锥打捞事故钻具。原理与施工方法详见第七章。

5)母锥打捞。原理与公锥的类似，但结构相反，施工原理详见见第七章。

6)开巷道或煤层回采时取出孔底钻具。若孔内事故钻具距离巷道较近，可开小断面巷道到孔底位置，或在回采煤层到达事故位置时，取出孔内的随钻测量系统和孔底马达。

㈨ 潜孔锤钻进

用于水文水井的潜孔锤按驱动孔底冲击器的循环介质不同,也分为液动潜孔锤钻进(通常称为液动锤)和气动潜孔锤钻进(通常简称为潜孔锤)。液动潜孔锤已有SC-150型系列产品,主要用于φ150～260mm的基岩水文水井钻探。气动潜孔锤是以压缩空气作为循环介质又同时作为驱动孔底冲击器动力的钻进方法,称为潜孔锤钻进。它是一种高效率的优良钻进方法。在硬岩钻进中比回转钻进的效率高几倍至几十倍,因此在水文水井及其他钻探行业中发展很快。

潜孔锤钻进需配备较大风量和风压的空压机、气动潜孔锤和潜孔锤钻头等机具。

有关潜孔锤类型及其结构和工作原理等内容请参见本章第一节第六部分的内容。

(一)潜孔锤钻头

潜孔锤钻头的种类很多,但从碎岩的硬质合金的形状可分为两种,一是刀片刃钻头,另一种是柱齿钻头,如图4-35所示。前者用于一般软地层,后者用于硬地层。

图4-35 潜孔锤钻头

潜孔锤钻头比常规回转钻进钻头在井下受力情况复杂,所以结构也比较复杂。一般刀片刃钻头的刀片刃排列呈十字形、X形或采用超前刃等形式。柱齿钻头的合金几乎都采用过盈冷压固齿方法。潜孔锤钻头直径,我国目前常用220mm。国外大口径超级潜孔锤直径可达762mm,而集束式大口径潜孔锤可钻出1016mm直径的钻孔。

(二)潜孔锤钻进规程参数

1.风压

潜孔锤的冲击频率和冲击功都与风压有关。当风压从0.6MPa提高到1.03MPa时,钻进效率可增加一倍。

目前,国产潜孔锤按其所需风压的不同有两种。低压潜孔锤所需的风压为0.5～0.7MPa,高压潜孔锤所需风压是1.2～2.2MPa。

在使用潜孔锤钻进时,除去潜孔锤正常工作所需的风压外,还要加上随钻孔深度的增加和克服水位以下的水柱压力所增加的压力。生产中常采用串联增压器的办法,使风压增大。

2.风量

潜孔锤钻进速度快,单位时间内所产生的岩屑颗粒大且量重,需要较大的风量才能使孔底干净。对于潜孔锤本身也有一定的额定风量才能正常工作。如 W-200型潜孔锤的额定风量为10～20m³/min。

从试钻情况看,当井内上返风速大于15m/s时,潜孔锤才能发挥良好的效果。因此,要求风量要保证井内上返风速大于15m/s。

国内生产单位大多拥有9m³/min的空压机,使用该机钻进水井钻孔时,风量显得不足。常将两台或多台空压机并联使用,可解决风量不足问题。

3.冲击频率

当风量和风压均达到潜孔锤所要求的额定值后,一般潜孔锤的冲击频率为600～1000次/min。

4.钻压

潜孔锤钻进,必须保持钻头始终不离开孔底,因此必须施加一定的孔底压力。但如钻头压力过大,不仅不会增加钻进速度,反而会加速钻头的磨损。如使用直径为φ100～300mm的潜孔锤,钻压在10～18kN时,钻进效率最佳。

5.转数

由于潜孔锤碎岩呈块状,故转速不要求太高。一般规律是,球齿钻头的磨损与转数成正比,岩石愈硬,研磨性愈高,转数应低些。

转数大小与潜孔锤的最优转角和冲击频率有关,其三者关系为

地勘钻探工：初级工、中级工、高级工

式中:A为最优转角(°);n为钻具转数(r/min);f为冲击频率(次/min)。

如最优转角取11°,冲击频率为600次/min,则可求得钻具转数为18r/min。转数也可由钻头每回转一周,进尺10mm的经验关系求得。即

钻具转数/钻进速度=1.6 (4-6)

例如,小时效率为12.2m/h时,钻具转数n=12.2m/h×1.6=19.5≈20r/min。

(三)潜孔锤跟管钻进方法

潜孔锤钻进用于基岩水井钻探,取得了非常好的效果。但对极其松散的流砂层、卵砂漂石层、回填土层及第四系覆盖层,则无法采用常规潜孔锤钻进方法。因而出现了潜孔锤跟管钻进法。

1.潜孔锤同步跟管钻具作用原理

这种钻具的钻头能在套管底部钻出大于套管外径的钻孔,使套管能顺利地跟进;在提钻时又能使扩孔钻头方便地缩回,使整个钻具能从套管中提出。图4-36所示为跟管钻进钻具组合图。它由潜孔锤、导正器、偏心扩孔钻头、中心钻头、偏心护套、砂土层用锥形钻头和套管鞋等组成。并根据需要可附加扶正器、取粉管、排粉罩,或者使用双壁钻杆加有封隔器的正反接头用于中心取样钻进。

钻进软硬夹层的地层时,钻具组合为:

1)外层。排粉罩-套管-套管鞋。

2)内层。钻杆及扶正器-潜孔锤-导正器-偏心扩孔钻头-中心钻头。为防止风量不足吹不出较大粒径的岩屑而造成卡钻,在潜孔锤上方装有取粉管。

图4-36 跟管钻具组合图

1—钻杆;2—排粉罩;3—扶正器;4—套管;5—取粉管;6—潜孔锤;7—导正器;8—套管鞋;9—偏心扩孔钻头;10—中心钻头;11—沙土层锥形钻头;12—偏心扩套;13—双壁钻杆;14—封隔器;15—正反接头

用双壁钻杆进行中心取样钻进时,加上带有封隔器的正反接头,取消排粉罩和取粉管。钻进时,空气或泡沫从钻杆进入潜孔锤使冲击器工作,冲击器活塞冲击导正器,导正器偏心轴上套着偏心扩孔钻头,前端用丝扣连接着中心钻头。当钻具正向回转,偏心扩孔钻头由于惯性力和井壁摩擦力张开,并在开启到最大位置后被导正器上的挡块限位。冲击力由导正器传给中心钻头和偏心扩孔钻头,对孔底岩石进行破碎。偏心扩孔钻头扩出大于套管外径的通道使套管能不受孔底岩石的阻碍而通过。当套管外壁的摩擦阻力过大,套管停止跟进时,由于内层钻具继续向前破碎岩石,直到导正器上的台肩与套管鞋上的台肩接触,此时导正器将潜孔锤传来的冲击力部分施加给套管鞋,再加上钻压,迫使套管鞋带动整个套管柱与钻具同步跟进,保护已钻孔段的井壁。

导正器表面开有提钻吹岩屑的风孔,与潜孔锤外壳底部接触的地方也开有风孔,以利吹孔时能使大量的空气从套管内部上返,并将夹在该部位的黏土清除。偏心轴上开的风口可对偏心扩孔钻头进行冷却并防止岩屑卡住扩孔钻头;大部分压缩空气由中心孔通过中心钻头的风道直接冲洗孔底已破碎的岩屑。岩屑通过开在导正器表面的风槽进入套管并被上返的高速气流或泡沫带出孔外。

钻具工作时,导正器表面和台肩上的通孔分别被套管鞋内表面及潜孔锤底部封闭,大量的空气进入钻头工作区,对钻头进行冷却和清洗孔底;提钻吹孔时,台肩上的通孔开启,由于孔底空气阻力大,大部分空气将从台肩上的通孔向上吹除套管内的岩屑。钻具再往上提,导正器表面的气孔也开启,气流对套管内的岩屑进行强力吹除。并经排粉罩排出套管或经正反接头进入双壁钻杆中心管排出钻孔。

钻进结束需提钻时,应稍稍反转钻具,使扩孔钻头又依靠与孔底的摩擦阻力而收回。于是整个钻具外径小于套管内径,即可将钻具提出钻孔或进行配接钻杆和套管的工作。

钻进黏土层和砂土层时,可不用偏心扩孔钻头,并将中心钻头换成锥形钻头钻进,利用土层在高频振动下的“液化”现象来切削地层实现跟管。

2.潜孔锤跟管钻进工艺

1)采用潜孔锤跟管钻进时,最好使用动力头钻机,以便一次跟进较长的套管。

2)为保证打直孔,第一根套管的安放不得偏斜,将套管的垂直度控制在2‰以内(允许偏差为3mm/m)。套管应采用左螺纹连接或焊接,以防套管脱落。

3)最好使用泡沫钻进,利用它的润滑性能,使套管顺利地跟进。

4)钻进时转速以18～25r/min为宜,不可开高转速;钻压应根据地层而定。使钻进速度保持平稳为好。

㈩ 潜孔钻机掉钻头是什么原因

1，卡钻头的肖子磨损严重了。2，岩石破碎，把钻头夹住，退不出来。3，钻头用久了，花键槽磨平了，肖子卡不住。