水源井鉆井及后期維護(hù)保養(yǎng)

吳宏偉

（大慶油田水務(wù)公司水文地質(zhì)公司，黑龍江大慶163458）

水在我們的日常生活中至關(guān)重要，水是大自然贈(zèng)與人類的寶貴財(cái)富，也是人類賴以生存的主要的物質(zhì)。有了充足的水資源，才能保證我們更好的生活，水源井主要用于匯集和存儲(chǔ)地下水，為人們的生活和生產(chǎn)提供了很多便利。

1 水源井鉆井的基本規(guī)定

水井的設(shè)計(jì)和建造必須要有專業(yè)的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，根據(jù)招標(biāo)文件、程序和現(xiàn)有的使用標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)規(guī)定，決定水源井的使用材料。為了確定合適的位置，需要考慮水質(zhì)和用水量的要求、地下水的埋深、鉆井施工計(jì)劃、用電設(shè)施以及后期的維修和保養(yǎng)，如果用水量加大，還要考慮擴(kuò)大鉆井規(guī)模[1]。

2 水源井的井身結(jié)構(gòu)

鉆井是通過(guò)機(jī)械設(shè)備，將地層鉆成一定深度的圓柱形孔眼的工程。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料決定該地區(qū)水源井的套管和篩管下深，以確保水源井的供水量，然后裸眼鉆至相關(guān)井深完鉆。水源井通常使用“篩管+裸眼”礫石填充的完井措施，井深的范圍一般在700～1100m（見(jiàn)圖1)。

圖1 水源井井身結(jié)構(gòu)

3 水源井的井身質(zhì)量（見(jiàn)表1）

表1 水源井的井身質(zhì)量表

4 水源井故障原因分析

受到各方面的影響，在使用水源井的期間出水量會(huì)越來(lái)越少，主要是因?yàn)楫?dāng)?shù)貐^(qū)經(jīng)過(guò)大量開(kāi)采，水位逐漸下沉導(dǎo)致井筒的水量日益減少，井筒的常見(jiàn)故障有以下形式。

4.1 井筒出砂

水源井在抽水時(shí)，水里面存在許多懸浮顆粒，此現(xiàn)象叫做井筒出砂，是引起井筒出現(xiàn)故障的前兆。出砂的位置比較多樣化，井管連接口、變徑處，濾水管磨損處、泵頭處、泵管法蘭處和動(dòng)水位旁邊都有可能，井筒出砂的主要原因是礫料不到位，由于在投入砂料時(shí)存在架橋問(wèn)題，部分或全部礫料未投入至過(guò)濾器中，也就是說(shuō)沒(méi)有形成人工過(guò)濾層，從而引發(fā)噴砂現(xiàn)象。同時(shí)，地下水中含有的粉細(xì)砂礫通過(guò)過(guò)濾器滲透到井中，從而使出水量逐漸減少[3]。

4.2 井筒堵塞

造成井筒出現(xiàn)堵塞的常見(jiàn)原因有碳酸鹽的結(jié)垢、鐵和錳氧化物的沉淀以及細(xì)菌性粘液。井筒的堵塞會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)水能量，并且在水通過(guò)含水層進(jìn)入井筒時(shí)會(huì)引起含水層導(dǎo)水系數(shù)的降低，減少井筒的出水量。井筒嚴(yán)重堵塞時(shí)，應(yīng)該使用超抽法、高壓噴射法、注水法或其它化學(xué)處理法，但是要切記不能使用強(qiáng)酸。

4.3 井筒落物

由于固井質(zhì)量不佳或套管損壞，井筒內(nèi)經(jīng)常會(huì)掉入異物，最常見(jiàn)的落物有泵頭、泵管、泵軸、電纜、磚塊、混凝土塊和各種工具等物品，掉落的物體會(huì)卡在變徑的位置，導(dǎo)致水源井出水量減少，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成水源井報(bào)廢。

4.4 抽水設(shè)備故障

當(dāng)電機(jī)燒壞、泵進(jìn)口不通或電纜老化時(shí)，抽水設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障，致使水源井無(wú)法出水。

5 維修水源井的重要性

水源井的維修工作主要有檢測(cè)和修復(fù)一系列的異?，F(xiàn)象，比如出水量不足、水溫異常、水質(zhì)不良和噴砂等問(wèn)題。水源井維護(hù)保養(yǎng)的最終目的是使有問(wèn)題的水源井或即將報(bào)廢的水源井恢復(fù)正常的出水能力，確保水源井安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，更好的為人們提供飲水和投入生產(chǎn)[2]。

6 水源井后期維護(hù)保養(yǎng)的方法

6.1 優(yōu)化參數(shù)和大修

對(duì)于出砂問(wèn)題，主要保養(yǎng)方式是優(yōu)化相關(guān)參數(shù)和大修等一系列解決方案。在2008～2012 年期間，H201S2和H154S18水源井經(jīng)過(guò)了大規(guī)模修復(fù)，以保證出水量正常，優(yōu)化了A19S1 和A19S2 水源井的相關(guān)參數(shù)并治理了出砂問(wèn)題。比如，2011 年11 月10 日起，H201S1 水源井的出水量是18m3/h，每日運(yùn)行時(shí)間為13～14h，一個(gè)月累計(jì)出水量為17428m3。在2011 年2月22日發(fā)生嚴(yán)重的出砂現(xiàn)象，導(dǎo)致過(guò)濾器堵塞、泵容量不足。在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，首先要找出篩管的位置并在實(shí)管的地方射孔，然后在井中打一個(gè)塞子，用水泥車投入水泥并進(jìn)行擠壓，使水泥擠入外環(huán)以密封流砂層，經(jīng)過(guò)維護(hù)保養(yǎng)后，每日出水量恢復(fù)到每小時(shí)18m3/h。再以A19SI 出砂水源井為例，A19S1 水源水出現(xiàn)嚴(yán)重出砂現(xiàn)象時(shí)，泥砂進(jìn)泵使電機(jī)過(guò)載，電機(jī)每三個(gè)月就要燒毀一次。在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，要合理調(diào)整該地區(qū)水源井的運(yùn)行時(shí)間，將原來(lái)的每日12h改為7h，將出水量從20m3/h調(diào)整為15m3/h。經(jīng)過(guò)維護(hù)保養(yǎng)，該水源井半年從未發(fā)生故障，有效降低了維護(hù)保養(yǎng)成本。

6.2 使用合理的方式和工具

對(duì)于井筒落物，首先要使用適當(dāng)?shù)拇驌品绞?，主要的打撈方式有沖抓錐打撈和磁力器打撈法。其次要根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)的實(shí)際情況自制打撈工具。最后在檢泵過(guò)程中安裝防落井保護(hù)裝置，截止到目前，安裝了保護(hù)裝置的水源井再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)電機(jī)、泵跌落現(xiàn)象。比如，HI17S1水源井在2012年3月21日時(shí)電纜脫落到井筒，導(dǎo)致水源井無(wú)法正常使用，多次打撈都沒(méi)有成功，最后經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)制作了一種外勾打撈工具，成功地把電纜打撈了出來(lái)，水源井也恢復(fù)了正常。

6.3 抽水設(shè)備的維修

水源井鉆井及后期維護(hù)保養(yǎng)必須按照相關(guān)組織的管理規(guī)定，在保證施工質(zhì)量和進(jìn)度的同時(shí)進(jìn)行文明施工[4]。抽水設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常問(wèn)題可以使用以下方法(見(jiàn)表2)。

6.4 運(yùn)用水源井自動(dòng)保護(hù)智能控制儀

水源井自動(dòng)保護(hù)智能控制儀能夠通過(guò)水源井的出水量自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)關(guān)，從而避免水源井疲勞運(yùn)行和干抽現(xiàn)象。除此之外，在卡泵、過(guò)載和發(fā)生電路故障時(shí)能夠自動(dòng)停止抽水，以免設(shè)備出現(xiàn)故障。水源井自動(dòng)保護(hù)智能控制儀的功能主要有以下4個(gè)方面：①干抽時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)行。水源井自動(dòng)保護(hù)智能控制儀可根據(jù)潛水泵的時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)，智能、安全而且可靠。②具備卡泵、過(guò)載、短路和卸載等功能，如果發(fā)生故障能夠自動(dòng)停止運(yùn)行并發(fā)出警報(bào)。③停電時(shí)自動(dòng)保存運(yùn)行參數(shù)，來(lái)電時(shí)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，以免產(chǎn)水量減少。④擁有全景、實(shí)時(shí)的LED顯示屏，能夠顯示抽水時(shí)間、電流、電壓、開(kāi)始運(yùn)行時(shí)間和結(jié)束運(yùn)行時(shí)間等詳細(xì)數(shù)據(jù)，以隨時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。從2008～2012 年，Y120S5，H130S1 和A21S4 等低水量的水源井安裝了自動(dòng)保護(hù)智能控制儀后，從未發(fā)生過(guò)故障，在2012 年1～8 月期間進(jìn)行了兩次檢泵，半年內(nèi)的平均檢泵率降低至6%，取得了顯著效果。

7 維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)與建議

7.1 相關(guān)知識(shí)

（1）水源井在鉆井和完井施工過(guò)程中時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，運(yùn)用了不合格的材料或者在施工時(shí)偷工減料，都會(huì)在后期引起出砂現(xiàn)象。

（2）水源井在后期維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，會(huì)引起電機(jī)、泵、電纜、管柱和其他異物掉入井筒，并造成嚴(yán)重故障，抽水設(shè)備在使用前沒(méi)有進(jìn)行合格檢驗(yàn)，使用過(guò)程中也沒(méi)有采取合理的保護(hù)方案，使電機(jī)、泵、電纜受到撞擊和磨損，加大了故障幾率。

表2 故障排除主要方法

（3）水源井在使用過(guò)程中沒(méi)有控制出水量，電潛泵排量過(guò)大、運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成泵故障，此外，相關(guān)人員沒(méi)有根據(jù)相關(guān)規(guī)定檢測(cè)水質(zhì)，在井筒出砂時(shí)沒(méi)有及時(shí)處理，造成卡泵、堵泵、過(guò)載現(xiàn)象，導(dǎo)致水源井的電機(jī)和泵發(fā)生損壞。

7.2 建議

水源井鉆井及后期維護(hù)保養(yǎng)必須以預(yù)防為主，以維護(hù)保養(yǎng)為輔，才能降低水源井故障幾率，進(jìn)一步延長(zhǎng)水源井的使用壽命，

（1）在水源井鉆井及后期維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理工作，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工，采用高質(zhì)量的材料并制定保護(hù)方案，防止野蠻施工。

（2）在檢泵過(guò)程中安裝保護(hù)裝置，以免降低電機(jī)從而造成泵掉入井筒。

（3）大力推廣和使用水源井保護(hù)智能控制儀，以免發(fā)生干抽、過(guò)載、砂卡等現(xiàn)象導(dǎo)致水源井故障。

（4）加強(qiáng)水源井?dāng)?shù)字化施工和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)水源井電壓、排量等全方位的遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)可以遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)和停用，不需要現(xiàn)場(chǎng)值守，減少了員工的工作強(qiáng)度，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。

8 結(jié)語(yǔ)

水源井在鉆井過(guò)程中要遵循相關(guān)規(guī)定，文明施工的同時(shí)也要保護(hù)環(huán)境，在后期應(yīng)根據(jù)故障原因、嚴(yán)重程度、井體和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等實(shí)際情況，制定合理的維護(hù)保養(yǎng)方案，保證水源井的順利運(yùn)行，利用現(xiàn)代化技術(shù)安裝智能保護(hù)裝置并進(jìn)行數(shù)字化施工，從而進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)的生產(chǎn)。