地質勘探、工程地質勘探和水文地質勘探等鉆孔,壹般在達到地質和工程目的後大都進行填封,不保留鉆孔。須把以前施工過程中下入的未用水泥固孔的套管起拔出來,以節約鉆探成本。
壹般情況下,活動內套管可以壹次性起出,因為它下在外套管內不與孔壁接觸。而外套管四周受到巖粉、黏土、砂礫包裹,吸附和夾卡,很難從鉆孔中壹次性起出,需要逐根套管用套擴、反、割、沖等方法處理才能起拔。
(壹)套擴起管法
采用大1～2級口徑的鉆具罩在孔內套管上進行套擴,壹般壹次套擴10～20m,後下入反絲公錐將套管回扣起出;然後再下鉆具套擴和反管,這樣循環數次,把套管起出鉆孔,如圖3-30所示。
圖3-30 套擴起管法示意圖
1—鉆孔;2—套擴筒;3—鉆頭;4—卡附物;5—套管
這種方法主要用於第四系松散地層,但套擴時間長,套擴後超徑孔段易出現套管頭側偏,公錐難進入套管頭,造成套管起拔事故。
(二)反、割起管法
反、割起管法是指在套管下入之前,已在套管串中以壹定間隔(20～40m)接有左螺紋接箍,起套管時,可以不用反絲鉆桿逐段反出。如果遇到套管局部卡夾,可采用套管割刀,割斷被卡部位套管後再進行起拔,這種方法多用於基巖孔段套管起拔。
(三)松散地層壹次性解卡起管法
為解決松散地層套管起拔問題,安徽省地礦局313地質隊探礦工程技術研究所研制了“松散地層井管解卡裝置”(獲國家發明專利,專利號:ZL200810195812.0)。
1.結構及工作原理
松散地層井管解卡裝置包括沖擊桿、套箍、合金刃片、斜楔面、上噴水孔、中心噴水孔、下噴水孔和鴨嘴孔等部件,如圖3-31所示。
圖3-31 松散地層井管解卡裝置結構圖
1—沖擊桿;2—套箍;3—合金刃片;4—斜楔面;5—上噴水孔;6—中心噴水孔;7—下噴水孔;8—鴨嘴孔
解卡裝置主要由中空圓柱形沖擊桿1和沖擊桿中部的圓筒形套箍2構成,套箍2與沖擊桿1的中軸線相互平行,套箍的縱剖面為壹梯形,圓柱形沖擊桿的下部經鍛打形成壹個斜楔面4,斜楔面與沖擊桿中軸線的夾角為10°～15°,這樣沖擊桿在工作時就更容易沖擊進入土層。套箍2可用厚約10mm的梯形鋼板卷制而成,也可選用內徑略大於孔內套箍外徑的無縫鋼管,將鋼管的上、下兩端傾斜切割制成,再沿鋼管縱向開壹切口,焊接在沖擊桿的中部即可。斜楔面4與沖擊桿本體在沖擊桿的底部形成鴨嘴孔8,並在沖擊桿的中部開設有若幹朝向套箍壹側的噴水孔。
松散地層井管解卡裝置作用原理如圖3-32所示。解卡作業時,將解卡裝置沖擊桿上端與地質鉆桿連接(Ф50mm或Ф42mm鉆桿),套箍套在孔內的套管上,沖擊桿上下沖擊套管外沈渣,並同時用泥漿泵向沖擊桿內送高壓泥漿,高壓泥漿由沖擊桿底部的鴨嘴孔射出,將套管外壁的卡附物(如泥土、砂石等)返至地表。
圖3-32 松散地層井管解卡裝置工作原理示意圖
1—套管;2—套箍;3—沖擊桿;4—卡附物;5—孔壁
2.技術特點
松散地層井管解卡裝置是利用水力學和機械原理設計而成,它克服了傳統套管起拔解卡方法的多種弊端,具有不用鉆機回轉,不用長擴孔管鉆具擴孔,減少擴孔阻力,避免孔內鉆具、套管折斷、找不到孔內套管頭等事故,對孔內套管可壹次性解卡,無需多次套擴起管繁瑣工序等優點。沖擊桿底部的鴨嘴孔產生高壓水流,配合鋼管套箍上下沖擊,排除套管外圍卡附物,以達到套管解卡之目的。
沖擊桿中部開設有若幹朝向套箍壹側的噴水孔,若幹噴水孔的軸線與水平線形成不同的夾角,可從不同方向沖刷套箍內壁與孔內套管外壁之間的卡附物,因此能更快更徹底地對套管進行解卡。
3.套管起拔作業
1)套管解卡前應配制好泥漿,選擇與孔內套管外徑相匹配的松散地層井管解卡裝置(以下簡稱解卡裝置)。
2)先在孔口套管頭處用短鉆具套擴3～5m後,再下入解卡裝置。
3)解卡裝置套入套管後連接好鉆桿、沖擊桿和機上主動鉆桿,開啟泥漿泵送泥漿沖孔,泵量壹般要在200L/min以上,泵量的大小要根據套管直徑、地層情況而定。
4)泥漿送入鉆孔後,用升降機上下拉、放機上主動鉆桿沖擊套管與孔壁環空的沈渣和套管上卡附物,並隨泥漿返至孔上。每次上拉、下放主桿沖擊高度壹般為3～4m。
5)在高壓泥漿噴射和沖擊作用下,使解卡裝置壹直下行至套管底部,提出解卡裝置,即可將孔內套管全部壹次性起拔上來。
6)解卡裝置用於外平式套管串的效果更直接,如果套管是外接箍式連接,解卡裝置套箍內徑要大於套管接箍。遇到接箍處要上下提動解卡裝置,待解卡裝置套入接箍臺階後再進行沖擊作業。
7)使用解卡裝置時,嚴禁鉆機主動鉆桿回轉,以防損壞解卡裝置。
8)若準備使用壹次性解卡起管法,在設計鉆孔結構時應註意:鉆孔口徑最好要比所下外套管口徑大2～3級,套管串不要放置扶正器,套管與孔壁間隙用優質黏土粉制作的泥球填充,並用優質高分子化學泥漿灌入間隙中,上下套管口要密封好。