提高地质套管回收率的关键科技成果

一、概况

中关铁矿帷幕注浆工程于2008年5月16日开工，至2008年8月底，已完成注浆钻孔13个。由于中关铁矿矿区地质条件复杂，为保证注浆孔的顺利完成，需要使用地质套管（型号DZ40，图2－5－1）进行注浆孔孔壁保护，因此地质套管成为工程中的主要消耗材料。采取新工艺、新措施提高地质套管的回收率将大大节约工程成本，为此，我项目部成立质量控制QC小组研究和执行新工艺和新措施，以达到提高套管回收率的目的。QC小组成立于2008年9月15日，注册编号为200804，由10人组成，文化程度均在高中以上，人员不仅精通理论知识，并且具备一定的实践经验，人均学习TQC知识在30h以上。小组活动12次，共计20h。小组成员简介见表2－5－1。

图2－5－1　回收的地质套管

表2－5－1　小组成员简介

二、帷幕注浆施工工艺简介

帷幕注浆施工工艺流程见图2－5－2。

图2－5－2　帷幕注浆施工工艺流程

三、选题的理由

选题理由见图2－5－3。

图2－5－3　选题理由

四、现状调查

2008年5月，华勘院承担了河北钢铁集团有限公司沙河中关矿的帷幕注浆工程。根据设计要求，考虑到中关矿区的复杂地层条件，为保证注浆孔的顺利实施，地质套管作为必要的护壁材料进入到工程成本中。鉴于地质套管的贵重性和可回收性，在注浆孔完成全孔注浆工作后，项目部均采取措施进行回收。

套管的主要回收措施有：①使用钻机卷扬强力起拔；②使用起拔器（最大起拔力50t）强力起拔。

至2008年8月底，完成了12个注浆孔的套管回收工作，回收率统计见表2－5－2。

表2－5－2　2008年6—8月终孔钻孔地质套管回收统计

从表2－5－2可以看出，采用强力起拔方式回收，地质套管的回收率偏低，同时回收上来的套管损坏率过高，造成材料的性价比严重失衡。

五、目标确定

从现状调查中可以看出，至2008年8月底，对12个钻孔的地质套管回收率偏低，增加了工程资金的投入。工程刚进行不久，如不及时采取有效的措施提高套管的回收率，将大大增加工程成本。为此项目部决定用QC的原理进行管理控制，改进套管下放及回收的操作工艺，将套管回收率提高20%。

六、目标可行性分析

通过对套管下放和回收过程中各种原因的综合分析，我们QC小组全体成员在一起经过反复讨论研究，一致认为套管回收率的高低主要是由套管下放和回收时的方法及操作、地层因素、人为因素等决定，只要解决好这几个问题，地质套管的回收率就能提高。而且工程刚刚开始，我们相信，只要详细调查、深入研究、加强管理就一定能提高地质套管回收率。

七、原因分析

我们召集小组成员进行了认真讨论，从影响问题的人、机、料、法、环五大因素入手，进行因果分析，绘制了因果关系图，如图2－5－4所示。

图2－5－4　套管回收率低的因果分析

八、主要因素的确认

通过以上的因果分析，我们QC小组从各种原因中找出了影响地质套管回收率问题的关键原因，参见表2－5－3。

九、制定对策

经过小组成员对以上要因的分析确认，我们根据实际情况制定出了如表2－5－4的对策。(www.xing528.com)

表2－5－3　影响地质套管回收率低的原因

表2－5－4　地质套管回收率低的对策

十、实施阶段

制定出对策以后，关键在于严格按照制定出的对策、措施去执行，本次攻关课题成功与否，就在于施工过程中实施的好与坏，所以我们小组在2008年9月15日以后进行严格实施。具体步骤如下。

1.加强职工质量意识教育

2008年9月15日针对执行操作规程意识差的问题结合班组开展工作，对上岗的工人进行每周一次的技术培训和质量观念的教育，对于重要工序的工人每天晚上利用业余时间加强质量意识的教育并进行了“工艺标准”内容的培训，使每个工人都严格按照施工工艺的质量标准进行操作。

2.严格控制地质套管下放前及下放时的各项操作工序

由于地质套管的下放工序直接影响后期套管的回收率，为保证套管的回收率，一定要注意以下事项。

（1）下管前往钻孔内投一些泥球，避免后期注浆时水泥浆液进入套管和钻孔之间环状间隙。

（2）每下放一根套管都要焊接丝扣，另外，往套管外壁涂抹黄油。

地质套管下放时要有钻机机长及技术员在现场进行指导。

3.改进下完套管后进行的注浆工作

尽量把止浆塞下放至套管下面的完整孔壁中，目的也是避免在注浆时水泥浆液进入套管和钻孔之间的环状间隙，造成水泥把套管固定，给后期回收套管带来困难。

4.改进回收套管的方法

改进施工前期单一对套管进行强力起拔的方法，QC小组活动后要求操作人员使用50mm反丝钻杆＋配套反丝丝锥对套管进行回收，回收率明显提高。

十一、效果检查

经过效果实施，在2008年9—10月终孔的钻孔，在下放以及回收地质套管的各个环节都作到了质量控制。终孔钻孔套管回收率见表2－5－5（统计中不包含留作跨孔测试的钻孔）。

表2－5－5　2008年9—10月终孔钻孔地质套管回收统计

续表2－5－5

在项目部的支持和小组成员的共同努力下，在对后期施工的钻孔进行地质套管的回收时，还进行了统计，见表2－5－6。

表2－5－6　QC小组活动前后套管回收率的对比

由表2－5－6可看出，除一级套管下放量回收率不能保证外，其他套管回收率都有明显提高，满足甚至超过将回收率提高20%的目标。

地层对套管回收影响较明显的是Φ146mm及Φ127mm，因为这两种套管常常做一级套管。地层情况直接影响套管的下放深度及套管的回收，一级套管直接接触本矿区第四系地层，由于地层遇水崩解泥化，钻进过程中钻杆震动套管以及地层缩径，使井壁地质套管之间的环状间隙缩小甚至形成真空，给后期回收带来困难。

十二、巩固措施，继续开展活动

在我们项目部全体成员共同努力下，本次小组活动取得了可喜的成果，为项目部降低成本、增加效益作了应有的贡献，小组成员积累了施工经验，得到了学习和锻炼，并受到了单位的奖励。我们小组决心把QC活动深入开展下去，继续采用QC的原理对施工其他环节进行质量控制。

通过对试验工程中各环节工作时间的分项统计，我们发现采用目前的方法对套管进行回收时，套管的回收率还有提升的空间，我们将继续努力，争取再把套管回收率提高一个台阶，这将是我们小组下一步要完成的工作。