提高深孔繩鉆卡埋套管(鉆桿)處理效率(紙制彩打版)

提高深孔繩鉆卡埋套管（鉆桿）

處理效率山東省第四地質(zhì)勘查院探礦QC小組發(fā)布人：陳為民目錄一、課題背景二、小組概況三、活動(dòng)內(nèi)容

1、選題理由

2、現(xiàn)狀調(diào)查與分析

3、確定目標(biāo)

4、原因分析

5、要因確認(rèn)

6、制定對(duì)策

7、對(duì)策實(shí)施

8、效果檢查

9、鞏固措施四、總結(jié)和今后打算

深孔鉆探多指孔深1000～2500m，常由于地層復(fù)雜、孔深較大，易發(fā)生套管或鉆桿卡埋事故。

山東地礦四院探礦公司承擔(dān)的山西靈丘腰站礦區(qū)設(shè)計(jì)鉆孔15個(gè)，最大設(shè)計(jì)孔深1800m，所鉆地層為硬、脆、碎等易塌復(fù)雜地層；鉆探施工前期，已發(fā)生多次套管或鉆桿卡埋事故；現(xiàn)場采用傳統(tǒng)的“絲錐反”起拔法處理這些事故給項(xiàng)目效益（工期、成本、社會(huì)影響等）造成較大的負(fù)面影響。

傳統(tǒng)的“絲錐反”起拔法是用反絲鉆桿配反絲公（母）錐將套管或鉆桿逐段反開，這樣處理的后果就是：處理周期長、成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，損傷管材，且可能使事故的進(jìn)一步惡化。一、課題背景二、小組概況活動(dòng)課題小組名稱探礦QC小組成立時(shí)間：2006年8月小組注冊(cè)號(hào)：QC/TKZ-2006-02本次課題活動(dòng)情況課題類型攻關(guān)型提高深孔繩鉆卡埋套管（鉆桿）處理效率登記時(shí)間：2014.03.25活動(dòng)時(shí)間：2014.3月24日～9月27日活動(dòng)次數(shù)：7次該課題人均受QC教育12小時(shí)PDCA循環(huán)2次登記號(hào)：QC/TKD-2014-03小組成員簡介小組成員性別工作職務(wù)年齡職稱組內(nèi)分工陳為民男院安全科長47技師組長/方案、目標(biāo)策劃郝峰男院專業(yè)副總45研究員分析、計(jì)算、論證丁磊明男項(xiàng)目經(jīng)理35高級(jí)工調(diào)查、現(xiàn)場實(shí)施張部民男機(jī)長43高級(jí)工檢查與控制朱永良男公司資料員30助工資料整理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)劉世海男公司會(huì)計(jì)40高級(jí)工造價(jià)分析我公司山西靈丘腰站礦區(qū)項(xiàng)目部確定了以“優(yōu)質(zhì)高效，爭創(chuàng)局級(jí)文明機(jī)臺(tái)”的創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)，而套管或鉆桿卡埋事故如何高效處理直接成了影響整個(gè)項(xiàng)目綜合效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我公司的運(yùn)行指南要求，滿足和超越顧客要求是我們不懈追求的方針，因此我們需要持續(xù)改進(jìn)，不斷超越自我，確保高效快捷地完成任務(wù)，使業(yè)主滿意。

傳統(tǒng)的“絲錐反”起拔法處理周期長、成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成功率低、損傷管材，且可能使事故的進(jìn)一步惡化。提高深孔繩鉆卡埋套管（鉆桿）處理效率理由一理由三

理由二

三、活動(dòng)內(nèi)容

1.選題理由調(diào)查一：傳統(tǒng)處理方法調(diào)查統(tǒng)計(jì)與分析類似事故傳統(tǒng)處理方法采用次數(shù)存在問題問題特征使用率代表色“絲錐反”起拔法3成本高/周期長分段多次起拔，下段處理更加困難；破壞絲扣，扭傷鉆桿、套管；勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗時(shí)長20%偏（離）心割管法2成本低/工效低一次起拔，適用大直徑φ89套管以上，割管耗時(shí)長，可控性差13%常規(guī)水壓割管法8成本低/工效低一次起拔，割管耗時(shí)較長，可控性較差，鉆桿憋壓噴漿、泄壓停待時(shí)間；收刀不自如53%其它：爆破法、兜底強(qiáng)力起拔法2成本低/工效低條件限制嚴(yán)格，適應(yīng)性差14%合計(jì)15100%2.現(xiàn)狀調(diào)查與分析調(diào)查：丁磊明統(tǒng)計(jì)：朱永良彈簧片復(fù)位連桿絞支偏（離）心割管器“絲錐反”起拔法兜底強(qiáng)力起拔法傳統(tǒng)方法

示意圖：優(yōu)先選用水壓割管法絲錐法20%離心法13%水壓法53%其它14%調(diào)查二：2種傳統(tǒng)割管法平均割管效率對(duì)比與分析創(chuàng)新水壓割管器結(jié)構(gòu)選用水壓割管法進(jìn)一步提高割管效率結(jié)論：傳統(tǒng)“水壓法”優(yōu)于“離心法”；但傳統(tǒng)“水壓法”效率仍不高！3.確定目標(biāo)

目標(biāo)：提高割管效率①單次割管時(shí)間≯

40min（0.7h）；②所需割管次數(shù)≯2次。4.原因分析

采用枚舉法，歸納后運(yùn)用中央集中型關(guān)聯(lián)圖列出了可能導(dǎo)致傳統(tǒng)水壓割管效率低的所有末端因素（第1次PDCA循環(huán)時(shí)）：刃尖易掰掉傳統(tǒng)水壓割管效率低2、刃尖磨損快1、彈簧復(fù)位效果差頻繁提下鉆更換刀體輔助時(shí)間長5、采用連桿絞支伸縮結(jié)構(gòu)刀體外伸到位差純割管時(shí)間長4、活塞滑動(dòng)度差泄壓停待停待時(shí)間長3、活塞密封不嚴(yán)伸縮連桿易變形鉆具憋壓、噴漿6、采用全實(shí)心式活塞頻繁提下鉆更換伸縮連桿接觸切割壓力不穩(wěn)刀體復(fù)位卡鉆提鉆耗時(shí)長5.要因確認(rèn)

為找出影響問題的主要原因，小組成員根據(jù)關(guān)聯(lián)圖中找出的6條末端因素，逐條進(jìn)行調(diào)查、理論分析及現(xiàn)場測量驗(yàn)證，確認(rèn)了要因：確認(rèn)一：彈簧復(fù)位效果差經(jīng)調(diào)查及現(xiàn)場核實(shí)：常規(guī)采用的彈簧片或螺旋拉伸型彈簧均由正規(guī)廠家供應(yīng)，且經(jīng)設(shè)計(jì)方、使用方多次試驗(yàn)后方才用于工程實(shí)際，其伸縮強(qiáng)度、復(fù)位性能均能滿足要求。故QC小組成員一致認(rèn)為其不是主要原因。非要因確認(rèn)二：刃尖磨損快經(jīng)調(diào)查及現(xiàn)場實(shí)際測量已使用過的刀體刃尖磨損量，發(fā)現(xiàn)刀體上鑲焊的合金塊在使用過2次左右尚有足夠銳度的外出刃（≮1mm）。故QC小組成員一致認(rèn)為其不是主要原因。非要因確認(rèn)三：活塞密封不嚴(yán)經(jīng)調(diào)查切割過程中的泵壓變化記錄及現(xiàn)場實(shí)際測量已使用過的活塞體發(fā)現(xiàn)：活塞體與缸套為剛性硬連接，沒有密封膠圈等構(gòu)件，且為保證一定的自由滑動(dòng)度，活塞體與缸套配合間隙較大（0.2～0.5mm），會(huì)因密封不嚴(yán)發(fā)生一定的泄壓現(xiàn)象，導(dǎo)致切割過程中的泵壓時(shí)高時(shí)低，從而使得刃尖接觸切割壓力不穩(wěn)定，故QC小組成員一致認(rèn)為其是主要原因。

要因確認(rèn)四：活塞滑動(dòng)度差經(jīng)調(diào)查及現(xiàn)場實(shí)際手工滑動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：因活塞體與缸套配合間隙較大，兩者間的相對(duì)自由滑動(dòng)度較好，故QC小組成員一致認(rèn)為其不是主要原因。非要因確認(rèn)五：連桿絞支伸縮結(jié)構(gòu)經(jīng)調(diào)查及現(xiàn)場確認(rèn)發(fā)現(xiàn)：目前各種水壓割管器均采用連桿絞支結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)刀體的外伸和復(fù)位，該型結(jié)構(gòu)對(duì)材料強(qiáng)度要求高、加工精度要求嚴(yán)、在深孔內(nèi)復(fù)雜工作條件下抗變形能力差，一旦發(fā)生變形，則很難保證刀體的外伸和復(fù)位精度。故QC小組成員一致認(rèn)為其是主要原因。確認(rèn)六：全實(shí)心式活塞經(jīng)調(diào)查及現(xiàn)場確認(rèn)發(fā)現(xiàn)：目前各種水壓割管器均采用全實(shí)心式活塞，切割完畢提鉆時(shí)，鉆桿內(nèi)的水無處可泄，勢必形成較高的水壓，導(dǎo)致孔口逐根卸開鉆桿時(shí)發(fā)生噴水噴漿現(xiàn)象，工人不得不停待泄壓，且造成場地泥濘不堪。故QC小組成員一致認(rèn)為其是主要原因。要因要因

通過以上的要因確認(rèn)過程，得出傳統(tǒng)水壓割管效率低主要原因有：采用連桿絞支伸縮結(jié)構(gòu)采用全實(shí)心式活塞活塞密封不嚴(yán)6.制定對(duì)策

針對(duì)造成傳統(tǒng)水壓割管效率低的主要原因，我們制定了如下對(duì)策：7.對(duì)策實(shí)施實(shí)施一：創(chuàng)新活塞結(jié)構(gòu)

3月26日起開始研討新型的活塞結(jié)構(gòu)，至3月28日確認(rèn)了改型方案：“貫通式活塞體+撈矛式阻水器”。貫通式活塞體由車間按設(shè)計(jì)圖紙加工，撈矛式阻水器用廢舊的繩索取芯撈矛頭略作加工即可。3月30日兩者分別于車間和工地按設(shè)計(jì)加工完成。于4月1日正式投入腰站礦區(qū)ZK4804號(hào)鉆孔使用。該型結(jié)構(gòu)解決了提鉆時(shí)鉆桿內(nèi)水的泄流通道，不會(huì)再發(fā)生憋水噴漿及背壓過高致割刀體復(fù)位困難現(xiàn)象。實(shí)施二：改進(jìn)密封效果

3月26日經(jīng)研討決定在活塞體上切環(huán)形凹槽，增設(shè)多道“O”型密封膠圈，既使得工作腔密封加壓可靠又保證活塞體上下滑動(dòng)自如。3月30日車間按設(shè)計(jì)加工完成。于4月1日正式投入腰站礦區(qū)ZK4804號(hào)鉆孔使用。

3月26日經(jīng)研討決定用“錐型滑鍵式伸縮結(jié)構(gòu)”方案替代原先傳統(tǒng)采用的“連桿絞支伸縮結(jié)構(gòu)”方案。3月30日車間按設(shè)計(jì)圖紙加工完成。該型結(jié)構(gòu)制作簡單、抗變形能力及伸縮的可靠性較好。于4月1日正式投入腰站礦區(qū)ZK4804號(hào)鉆孔使用。實(shí)施三：創(chuàng)新伸縮結(jié)構(gòu)

滑槽8.效果檢查1）目標(biāo)完成情況：

分項(xiàng)指標(biāo)活動(dòng)前目標(biāo)值活動(dòng)后代表色單次割管時(shí)間（min）60～90≯4020～25所需割管次數(shù)(次)2～3≯22單次割管時(shí)間超額完成目標(biāo)！

所需割管次數(shù)勉強(qiáng)達(dá)到目標(biāo)！

2）進(jìn)一步改進(jìn)（第2次小PDCA循環(huán)）：

4月1日腰站礦區(qū)ZK4804號(hào)鉆孔使用新型水壓割管器過程中，前后共割管2次才成功將鉆具割斷，算是勉強(qiáng)完成了預(yù)定目標(biāo)；經(jīng)檢查判斷：使用期間刀體發(fā)生過2次卡夾現(xiàn)象，燕尾槽式錐型滑鍵及滑槽有一定的變形，且易受巖粉影響，上下滑動(dòng)不靈活，致使刀體伸縮不自如。應(yīng)該還需進(jìn)一步改進(jìn)。

4月2日小組經(jīng)進(jìn)一步分析論證，決定取消滑鍵及滑槽，改用“純圓錐+小復(fù)位彈簧”來實(shí)現(xiàn)刀體的自如伸縮。4月3日車間按改進(jìn)后的設(shè)計(jì)圖紙加工完成。該型結(jié)構(gòu)制作更加簡單、抗變形能力及伸縮的可靠性顯著提高。于6月10日正式投入腰站礦區(qū)ZK5204號(hào)鉆孔使用，在404.8m處下入該割管器，一次將鉆具割斷，成功將鉆桿提出，純割管時(shí)間25分鐘。3）活動(dòng)效益：

①工作效益：提高了山西靈丘腰站礦區(qū)深孔繩鉆卡埋套管（鉆桿）處理效率，避免了事故的進(jìn)一步惡化，降低了事故處理成本，改善了職工工作環(huán)境條件，加快了工程進(jìn)度，保障了合同工期。得到了業(yè)主的好評(píng)。②經(jīng)濟(jì)效益：活動(dòng)后，我們邀請(qǐng)公司財(cái)務(wù)部門人員對(duì)處理1次類似事故可節(jié)約的直接成本進(jìn)行了測算:

因單次割管時(shí)間降低，而節(jié)約直接成本約230元；因所需割管次數(shù)減少，而節(jié)約直接成本約2250元；因相應(yīng)減少停待時(shí)間，而節(jié)約直接成本約550元；總計(jì)處理1次類似事故因工效提高從而可節(jié)約直接成本約3030元。②無形效益：為公司高效處理類似事故積累了經(jīng)驗(yàn)，提升了公司技術(shù)競爭力；避免了業(yè)主投訴、索賠，為公司提高市場占有率提供了條件。

9.鞏固措施

①該QC成果于2014年9月20日在另一個(gè)礦區(qū)平度大莊子礦區(qū)ZK69-18鉆孔處理1200m深處的φ91套管事故時(shí)得到了進(jìn)一步鞏固應(yīng)用：在1200m處下入該割管器，一次成功將套管割斷提出，純割管時(shí)間20分鐘。

②QC小組把經(jīng)改進(jìn)的割管器設(shè)計(jì)圖紙，并附以相應(yīng)操作規(guī)程，經(jīng)總工辦審批后，納入了探礦公司《