供水井井內(nèi)落物打撈技術(shù)研究與應(yīng)用

楊軍平，李學(xué)軍，張慶平

（1.寧夏地質(zhì)工程院，寧夏銀川750001；2.寧夏礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查院，寧夏銀川750021）

供水井在使用過程中，因使用不當(dāng)、檢查維修不到位或機(jī)泵長期帶病運行，出現(xiàn)泵管斷裂或連接螺栓松動，導(dǎo)致泵頭或泵頭連帶泵管、電纜脫落一并墜入井內(nèi)，造成井內(nèi)事故。另外，因人為原因?qū)е吕K索或其他物件落入井內(nèi)，個別供水井因淺部封閉質(zhì)量缺陷導(dǎo)致磚、石塊落入井內(nèi)，造成井內(nèi)事故發(fā)生。有些供水井發(fā)生井內(nèi)事故后采取的修復(fù)處理方法不當(dāng)，導(dǎo)致孔內(nèi)發(fā)生落物等二次事故。井內(nèi)事故導(dǎo)致機(jī)井供水能力嚴(yán)重下降，一些機(jī)井則由于故障頻發(fā)處于報廢邊緣，無法正常供水。如何盡快修復(fù)故障井，恢復(fù)供水能力，延長機(jī)井使用壽命，是我們面臨的一個亟待解決的問題。探索和研究井內(nèi)落物的打撈技術(shù)措施，提高事故處理成功率和效率，以更好指導(dǎo)后續(xù)事故井處理工作。

1 井下落物種類及打撈方法

井下落物一般可以分為4個不同的類型：繩類落物，如各種電纜、鋼絲繩等落物。管類落物，如泵管、鉆桿等。桿類落物可能是遺留的部分打撈桿狀工具、泵軸等。其次還有井口落入的磚石塊、小物件或在井內(nèi)作業(yè)過程中遺留的塊狀物等。按照打撈工藝劃分，常用的打撈方法總結(jié)為“返”、“撈”、“倒”、“勾”幾種。

井下落物不同，選用不同的打撈工具，可提高井下落物打撈的成功率。對于管類落物，多選用公錐、母錐及打撈茅等工具打撈；對于桿類落物，宜采用打撈筒、活頁打撈筒等工具。繩類落物的打撈，多使用撈茅或者內(nèi)鉤、外鉤等工具進(jìn)行打撈。對于塊狀類落物，一般使用一把抓或多功能撈筒等多種工具進(jìn)行打撈。在實施打撈作業(yè)時，除根據(jù)上述落物類型不同選擇合適的打撈工具外，還要充分考慮落物的大小、位置及在井內(nèi)的狀態(tài)，以便采用有針對性的打撈工藝和技術(shù)措施。

2 打撈技術(shù)要點

實施打撈作業(yè)時，要全面檢查鉆機(jī)游動系統(tǒng)、設(shè)備動力及傳動系統(tǒng)，檢查拉力表是否靈敏，鋼絲繩、井架繃?yán)K等安全性能是否可靠，塔體底座支撐是否穩(wěn)固，確保打撈作業(yè)安全。

打撈作業(yè)時要仔細(xì)檢查打撈工具是否牢固可靠，尺寸是否符合要求。選用打撈工具時，應(yīng)遵循操作簡便，經(jīng)濟(jì)實惠，安全高效的原則。打撈工具每次使用后均要進(jìn)行仔細(xì)檢查，如有開裂、變形，要進(jìn)行修復(fù)加固，防止新的事故發(fā)生。

打撈作業(yè)采取最佳的機(jī)具搭配，做到能撈能退，能進(jìn)能退，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。打撈操作要平穩(wěn)，不得超負(fù)荷起拔。撈獲落物起鉆時，要防止鉆具倒轉(zhuǎn)造成落物滑脫。每回次打撈結(jié)束后，均要準(zhǔn)確丈量鉆具，仔細(xì)計算核對事故深度位置，做好記錄，并對打撈工具上所刻劃、擠壓撞損的痕跡仔細(xì)進(jìn)行觀察，認(rèn)真分析井內(nèi)情況，及時做出正確的判斷，為順利完成打撈工作提供依據(jù)和幫助。

3 打撈技術(shù)措施

針對供水井井內(nèi)幾種常見的落物情況，分別對其打撈技術(shù)措施進(jìn)行研究和探討。

3.1 塊狀物打撈

井內(nèi)有磚石等塊狀落物，需使用撈石筒或活頁撈筒直接進(jìn)行撈取。筒體總長度1000mm，筒體直徑小于套管內(nèi)徑6～8mm，撈石筒底部設(shè)置鋼絲繩限位防跑裝置（見圖1），即在筒體內(nèi)距底部30～40mm排列鋼絲，徑向排距50～60mm。如果井內(nèi)塊狀落物與淤積物混雜，為提高工作效率，可采用多功能打撈筒對淤積物和石塊同步進(jìn)行打撈。打撈筒需用鉆具連接并下放至淤積面，開泵循環(huán)泥漿并回轉(zhuǎn)，即可將淤砂沖起。當(dāng)停泵后，水中懸浮物在重力作用下通過上開口或天窗沉入淘砂筒內(nèi)，而較大的塊狀物則進(jìn)入打撈筒下部，從底部鋼絲繩間隙中擠入筒內(nèi)并受到鋼絲繩約束，達(dá)到快速清淤撈物的目的。

圖1 塊狀落物打撈筒

若落物為鐵質(zhì)小物件，可利用強(qiáng)磁打撈器來吸附小物件，將落物打撈出井外（適用于裸眼供水井）。

3.2 管狀桿狀物打撈

對于管狀（泵管、鉆桿等）落物、桿狀落物（泵軸等），可根據(jù)落物是否有法蘭或接箍等裝置來選擇合適的打撈工具。常用的打撈工具有分瓣式撈矛、滑塊式撈矛、可退式卡瓦打撈矛、打撈錐具（公、母錐）、偏心鉤具等。

遇井內(nèi)有泵管、鉆桿等落物的，除采用上述幾種方法打撈外，也可用可退式打撈筒進(jìn)行打撈（圖2）。對于帶有接箍或法蘭裝置的管狀或桿狀落物，除可用圖2的筒狀打撈器進(jìn)行打撈外，還可用偏心鉤具、內(nèi)卡打撈器（圖3）及帶活葉的筒狀打撈工具進(jìn)行打撈，打撈效果較好，成功率一般較高。

為便于錐取時導(dǎo)正限位，宜將打撈錐體置于喇叭罩內(nèi)。部分泵管由于長期腐蝕斷口較薄且強(qiáng)度較低，加之?dāng)嗫谛螤畈灰?guī)則，不能很好吃扣，即便吃扣，提拉受力后易脫扣，打撈成功率不高，故應(yīng)根據(jù)事故頭破損及變形特征，選用平底或錐形磨鞋，對斷口進(jìn)行磨削處理，之后再行錐套。

如果井內(nèi)落物卡死或外圍沙埋較厚，為防止起拔失敗或?qū)е露问鹿?，宜選用可退式打撈工具進(jìn)行打撈或用套銑筒將打撈物外圍掏銑解卡，待阻力消除后再行打撈。若井內(nèi)掉落的泵管較長，無法對全部泵管及泵頭外圍的淤積物一次性進(jìn)行套洗，可在套銑筒下部設(shè)置管內(nèi)割刀，對殘留的泵管分段切割取出，直至打撈結(jié)束。另外，要注意所用打撈工具的最大外徑必須小于井徑3～5cm左右，使用偏心勾具的，尚應(yīng)在勾具上設(shè)置限位防脫裝置。

圖2 筒狀內(nèi)卡打撈器

圖3 內(nèi)卡打撈器

3.3 線纜、繩索打撈

電纜等繩索類斷落井下是一種特殊的柔性下落，斷落的繩索大部分由于自重堆積在水泵或儀器的上部，斷頭以下由于彈性會呈“S”狀或螺旋狀纏繞或懸掛于井壁上，尤其是斜井或井壁不規(guī)則的裸眼井，最終位置有極大的不確定性，增大了打撈作業(yè)的難度，一次處理成功的可能性往往較低?？蓪⒋驌乒淳呦氯刖畠?nèi)，略有阻力，即將勾具插入線、纜之內(nèi)，正旋轉(zhuǎn)鉆具數(shù)周，落物即纏繞于鉤具之上被撈獲。此法打撈時，鉆具給壓不宜過大，旋轉(zhuǎn)周數(shù)不宜過多，防止鉤具因阻力過大折斷，使事故復(fù)雜化。

對于掉落井內(nèi)的線纜或繩索，可用打撈鉤打撈，打撈鉤分內(nèi)鉤和外鉤2種類型，用廢鉆桿割焊加工成多齒外鉤、內(nèi)鉤或內(nèi)外組合鉤等形式，見圖4、圖5。電纜線落入井管后多圍繞泵管纏繞，將倒鉤下入電纜位置并進(jìn)行攪動，使電纜線纏繞于倒鉤之上，進(jìn)行多次作業(yè)，可實現(xiàn)全部打撈。需注意的是由于打撈鉤重量較輕，如果用鋼絲繩連接進(jìn)行打撈，撈鉤不能自行纏繞，撈獲成功率往往較低，因此，上述鉤具宜連接鉆桿以增加打撈管柱重量并可實現(xiàn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)，取得更高的打撈效率，但應(yīng)注意在打撈的過程中，防止因提升或旋轉(zhuǎn)阻力過大導(dǎo)致鉤具或鉆具斷裂，發(fā)生二次事故。

圖4 外鉤

圖5 內(nèi)鉤

在多個供水井的修復(fù)作業(yè)中，由于井管內(nèi)徑較小，僅?255mm。泵體、泵管掉落后，電纜線一并墜入并纏繞于泵管周圍，使泵管外圍空間阻死，致使用上述勾具不能有效進(jìn)入井內(nèi)的電纜線圈內(nèi)，打撈時阻力較大，且易出現(xiàn)二次孔內(nèi)事故，因此使用上述打撈勾進(jìn)行打撈風(fēng)險較大，且效果不理想。針對這一情況，經(jīng)反復(fù)試驗，將上述打撈勾具進(jìn)行升級改造，加工出可實現(xiàn)快速打撈的傘形打撈器（見圖6）。

在?73mm厚壁管上對稱設(shè)置2～3組打撈鉤，底端加工成錐形。在開始下入尚未受力條件下呈打開狀態(tài)，呈圖6①所示狀態(tài)；當(dāng)打撈鉤向事故電纜線位置下插過程中，因受到夾持阻力，打撈鉤向內(nèi)收縮直至與軸部勾體重合，呈圖6②、6③所示狀態(tài)；打撈鉤上提時，打撈鉤在彈簧裝置張力作用之下向外打開，呈圖6④所示狀態(tài)，然后上提打撈鉤。經(jīng)過以上①-②-③-④步驟即可實現(xiàn)一次打撈，重復(fù)上述步驟，實現(xiàn)全部打撈。傘形打撈器上端可與鉆具連接，也可直接與鋼絲繩連接并進(jìn)行快速打撈。此打撈器具有體積小，風(fēng)險低，并能夠?qū)崿F(xiàn)快速打撈，打撈成功率較高的優(yōu)點。

圖6 傘形打撈勾結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 水泵打撈

水泵屬大件落物，因其外徑較大，與套管或井管內(nèi)壁的間隙特通常較小，采用常規(guī)的打撈方法打撈比較困難，可采用筒狀爪簧式打撈器進(jìn)行打撈。此法可實現(xiàn)打撈高效化，提高成功率，節(jié)約了時間及成本。

抓卡式打撈器結(jié)構(gòu)如圖7所示。根據(jù)不同泵型用不同規(guī)格的巖芯管制作，其長為0.8～1.5m。在離管底一端30cm處，沿圓周三等分切割出3個側(cè)齒爪簧。打撈時，用絞車將組裝好的打撈器送到預(yù)定的位置并使泵體進(jìn)入。當(dāng)爪簧接觸并通過法蘭或接箍時，3個爪簧立即收縮限制泵體退出，可將深井泵打撈上來。打撈器具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、打撈快速、效果良好的優(yōu)點。只要泵體墜入井內(nèi)后無其它異物落入井內(nèi)卡塞泵體，那么就能完全可靠地將墜落的泵體打撈出來。

在實踐中通常遇到泵體周圍有掩埋的情況，用上述方法很難將泵體卡取，因此需回轉(zhuǎn)鉆具同時循環(huán)漿液將落物外圍的掩埋物清除。為防止在打撈套取水泵時對事故泵造成二次損壞，可在撈筒底部鑲焊硬質(zhì)合金即帶有銑鞋功能，在圖7的基礎(chǔ)上改進(jìn)成內(nèi)嵌式套銑打撈筒（圖8）。內(nèi)嵌式套銑打撈筒筒長應(yīng)視泵體高度而定，且應(yīng)大于泵體長度0.5m為宜。打撈筒下入井中后，先將落物外圍淤埋物套洗清理，使打撈物外圍懸空，將泵體套入打撈筒，經(jīng)內(nèi)卡裝置卡取固定，即可將泵體打撈出來。

注意事項：

（1）抓卡式打撈筒雖已套住脫落泵管或泵體，但仍打撈無效時，應(yīng)將抓卡式打撈筒提出井口進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)彈片失靈則要更換后再次打撈，確保彈片能張得開、合得攏、卡得住、能負(fù)載。

圖7 三爪打撈筒

圖8 內(nèi)嵌式套銑打撈筒

（2）在井徑較大或裸眼機(jī)井中，泵管或泵體可能傾斜井壁一側(cè)時，可在抓卡式打撈筒底部焊接一個喇叭形導(dǎo)入器，再進(jìn)行打撈作業(yè)。

（3）脫落體或泵管上部有覆蓋物時，應(yīng)先下鉆具掃通，再使用抓卡式打撈筒打撈。

4 結(jié)束語

通過對井下落物打撈工藝技術(shù)措施的探索和研究，針對不同的井下落物及特點，對井下落物的打撈工藝和措施進(jìn)行優(yōu)化，采用不同且有較強(qiáng)針對性的打撈工具，提高了井下落物打撈的成功率及修復(fù)效率，縮短了井下落物的打撈時間，使故障供水井恢復(fù)了正常的供水功能，延長了供水井的使用壽命，達(dá)到降本增效的目的，對今后供水井修復(fù)技術(shù)具有較高的推廣價值和實踐指導(dǎo)意義。