摘要：鑽孔卡鑽事故的形成主要有兩種：一是某種巖性本身的膨脹導致；二是由於某種岩層良好滲透與強吸水性，使泥漿效能發生變化，泥皮迅速增厚所致。正確認識和分析兩種不同的卡鑽原因，採取相應措施預防避免事故發生。
關鍵詞：卡鑽事故遇水膨脹泥漿效能、鑽孔縮徑滲水失水吸水
0、引言
不論是在油田勘探，煤田勘探或其它勘探工作中，都有不同程度的卡鑽事故。由於對鑽孔卡鑽認識的不同，往往都歸結岩石遇水膨脹而導致卡鑽。其實不然，經過多年實踐和參閱國內外有關資料，作者認為：鑽孔卡鑽事故的形成主要有兩種：一是某種巖性本身的膨脹導致；二是由於某種岩層良好的滲透，岩石的強吸水性，使泥漿效能發生變化，泥皮迅速增厚所致。就兩種卡鑽原因而言，後者居多，前者較少；就其危害性而言，後者嚴重，前者較小。因此，能否正確認識和分析兩種不同的卡鑽原因，並採取相應預防措施，避免卡鑽事故，十分必要。
1、由於岩石本身膨脹形成的卡鑽事故
所謂卡鑽事故，理論上，是由於鑽孔形成後，岩層中出現自由面，岩石本身失去壓力平衡，加之沖洗液（泥漿）對岩層的滲透，使岩石產生膨脹，岩石便向壓力小的方向凸出，使鑽孔直徑縮小，從而導致卡鑽；推理上，似乎存在這種卡鑽的可能性，但在鑽探穿過的各類岩層中，因岩石膨脹引起卡鑽為數極少。在煤田地質勘探中常見的岩石有矽藻土、膨潤土、泥岩、砂岩、礫岩、石灰岩和火成岩等。其中，矽藻土、膨潤土、泥岩具有遇水膨脹性。在同等條件下，膨潤土膨脹率為10倍以上，其它的岩石膨脹率為3~5倍，在正常鑽進中，不能突然膨脹，使孔徑縮小卡住鑽具。具有膨脹性岩層並不是無止境的向孔內膨脹，它們只能在鑽孔周圍2~3m的範圍內產生微量膨脹。在該範圍以外的岩石，因受圍巖壓力的控制，不可能在某段時間內，無止境的或突然向鑽孔內凸出來，明顯使孔徑縮小，並且遇水膨脹的岩石又都比較鬆軟，硬度只達到二至三級，極易受到外力的破壞。此類岩石在一定時間內膨脹凸起的部分，小於鑽具摩擦而削去的`部分。加之鬆軟岩石極易被沖洗液（泥漿）沖刷破壞，只能使孔徑擴大而不能縮小。縱觀鑽探工程，具有膨脹性岩層孔段的孔徑都大於堅硬岩層孔徑。由此可見，由於某種膨脹性的岩層產生膨脹縮徑，危害鑽孔或造成孔內事故的理由是不十分充足的，把一些擠夾事故分析判斷為鑽孔縮徑造成，歸結為自然現象是沒有根據的。
2、岩層滲透率良好、岩石吸水性強，泥皮增厚而形成的卡鑽事故
鑽孔穿過的各類岩層中，性質各有不同，有的滲水，有的不滲水，也有的湧水。在滲水岩層中，滲透率也有差異，有的滲水率良好，也有的滲水率較差。滲透率良好的岩層，加上鑽孔泥漿柱的壓力作用，極易使泥漿中迅速失去水分。失去水分的泥漿變成膠體的粘泥吸附在井壁上，形成泥皮逐漸增厚或迅速增厚而產生縮頸，直至堵死某段鑽孔。這種縮頸卡鑽事故，慢者幾十個小時，快者十幾分鍾，即可將某段鑽孔部分或全部堵死而造成孔內卡鑽事故。
在滲水岩層中，這種縮徑形式在不斷進行著，吸水岩石時刻都在吸附泥漿中的水分。正常鑽進，泥漿正常迴圈時，泥皮也與時間成一定比例增厚的同時，也被鑽具旋轉或上下磨削而變薄，其被削去的泥皮又被沖洗液（泥漿）帶走，加入沖洗液之中，而隨沖洗液迴圈，從而不致於堵死鑽孔。但是，泥漿中的水分子在不斷減少，而泥漿的粘度在不斷加大，迫使人們調整泥漿粘度。所以，在正常鑽進中，很少發現泥皮增厚擠夾鑽具。如果某種原因停鑽，停止泥漿迴圈時間較長，滲水岩層就會很快將泥漿中的水分子吸走，使這一孔段的孔徑縮小或堵死，致使不能下入鑽具，這種現象不僅在某一地區發生，其他地區也發生過。
3、由於岩層滲透率良好而引起的鑽孔卡鑽事例
3.1長白5-1號孔，在孔深350m之前正常鑽進，350-400m漏水，採用加大泥漿粘度堵漏後，進行鑽進。當上餘沒有時，掰開立軸加單根鑽具，停泵15min後，鑽具提拉不動，用反絲鑽具處理至350m時，往下再也反不動，反絲鑽具扭斷多次，而正絲鑽具還是反不回來。後來採用粗徑鑽具套一根，反一根，在反上來的鑽桿上，固結著圓柱形失去水分的固體粘泥，用手難取下。這說明，滲水性好的地層對泥漿中水分的吸收作用是很強的。該孔多次在這一孔段發生過夾鑽事故，有時鑽具下到350m被托住，象掃巖芯一樣掃到孔底。這時，如果停泵十幾分鍾，鑽具就有可能被卡住。主要是因為：泥漿固相含量多，失水量大，泥漿失水後迅速將鑽具卡住，致使該鑽孔未達到設計深度而終止。 3.2長白8-2號孔，孔深700m，在300-400m孔段，是滲透率好、吸水性強、泥漿粘度增加迅速，先後發生2次卡鑽事故。參照長白8-2號孔處理辦法，解除了卡鑽事故後，加強了泥漿管理，加大泥漿處理劑費用的投入，使泥漿效能滿足該鑽孔地層要求，使該孔達到設計要求。
3.31992年，在某油田油井，其岩層為泥岩，具有很強的吸水性。當油井達到設計要求深度時，由於某種原因未能及時測井，等電測井時間過長，而且又沒有經常迴圈泥漿，導致井徑縮小，測井儀器不能下到應測井段，採用向泥漿中加入泥漿處理劑，調整泥漿效能，減少泥漿失水量。後經再次掃孔得知，油井多處孔段發生縮徑。這說明，此種縮徑形式在認識上確認了吸水良好岩層對泥漿的吸水作用，導致卡鑽事故。
在分析上述事故原因時，曾產生過爭論，部分人認為，是岩層本身的膨脹縮徑造成的鑽具擠夾事故，並列舉了以往施工中鑽孔發生的卡鑽事例，認為岩層膨脹縮徑造成多起卡鑽事故，有的處理不了而將鑽孔報廢。而另一部分人認為，是由於鑽孔穿過滲水地層，岩石吸水性強，使用了固相含量多、失水量大的泥漿，加上泥漿柱的壓力，因岩石吸走了泥漿中的水分，使部分孔段泥漿由流體變成固體，使鑽具牢牢固結住才是卡鑽事故的根本原因，並提出相應的依據。最後，共同認識到，劣質泥漿受某種吸水性強的岩石的作用，使泥漿效能發生變化所導致結果。
4、結論
長期以來，對鑽孔縮徑和孔徑堵塞的看法不同，有人認為，主要是岩層膨脹所致，也有人認為是泥皮脫落而致。經過多年的實踐，沒有找到準確的依據。但在，多次事故中發現了泥漿效能的變化與滲水岩層（或水敏地層）有密切關係。因此，把鑽孔縮徑擠夾鑽具的事故分析為岩層膨脹並歸結為自然事故是缺少科學依據的。
在分析岩石的物理性時，應該承認某種岩石有一定的膨脹性，更重要的要認識它們的鬆軟性、碎弱性極易被鑽具的磨削和流體的沖刷而大量破壞，只能使孔徑擴大，而不會因岩層膨脹而出現卡鑽事故。
在作者所從事鑽探工作的幾十年中，還沒有發現鑽孔因岩層膨脹而導致某種卡鑽事故，不能簡單的分析為岩層遇水膨脹而卡鑽事故。這樣錯誤判斷事故的性質，會影響制定正確的處理方案或錯誤結論也會誤導正確施工方案的實施，其損失也是很大的。
鑽孔卡鑽的根本原因，是鑽孔穿過了滲水率強的岩層，泥漿中水分被岩石吸走，使泥漿的效能發生不利於護壁堵漏的變化。由液體變為膠體的粘泥。其對孔壁的附著力和對鑽具的握裹力越來越大。直至將鑽具牢牢固結在鑽孔中，即卡鑽事故。
當認識了卡鑽的根本原因，就可以正確判斷事故的性質，就可以採取有效預防措施和處理方法，就可以減少卡鑽事故發生率和不應有的損失。