供水井井內落物打撈技術研究與應用

楊軍平，李學軍，張慶平

（1.寧夏地質工程院，寧夏銀川750001；2.寧夏礦產地質調查院，寧夏銀川750021）

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

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、小物件或在井內作業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，多使用撈茅或者內鉤、外鉤等工具進行打撈。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行打撈。在實施打撈作業時，除根據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、位置及在井內的狀態，以便采用有針對性的打撈工藝和技術措施。

2 打撈技術要點

實施打撈作業時，要全面檢查鉆機游動系統、設備動力及傳動系統，檢查拉力表是否靈敏，鋼絲繩、井架繃繩等安全性能是否可靠，塔體底座支撐是否穩固，確保打撈作業安全。

打撈作業時要仔細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，應遵循操作簡便，經濟實惠，安全高效的原則。打撈工具每次使用后均要進行仔細檢查，如有開裂、變形，要進行修復加固，防止新的事故發生。

打撈作業采取最佳的機具搭配，做到能撈能退，能進能退，防止事故進一步擴大。打撈操作要平穩，不得超負荷起拔。撈獲落物起鉆時，要防止鉆具倒轉造成落物滑脫。每回次打撈結束后，均要準確丈量鉆具，仔細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進行觀察，認真分析井內情況，及時做出正確的判斷，為順利完成打撈工作提供依據和幫助。

3 打撈技術措施

針對供水井井內幾種常見的落物情況，分別對其打撈技術措施進行研究和探討。

3.1 塊狀物打撈

井內有磚石等塊狀落物，需使用撈石筒或活頁撈筒直接進行撈取。筒體總長度1000mm，筒體直徑小于套管內徑6～8mm，撈石筒底部設置鋼絲繩限位防跑裝置（見圖1），即在筒體內距底部30～40mm排列鋼絲，徑向排距50～60mm。如果井內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行打撈。打撈筒需用鉆具連接并下放至淤積面，開泵循環泥漿并回轉，即可將淤砂沖起。當停泵后，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，而較大的塊狀物則進入打撈筒下部，從底部鋼絲繩間隙中擠入筒內并受到鋼絲繩約束，達到快速清淤撈物的目的。

圖1 塊狀落物打撈筒

若落物為鐵質小物件，可利用強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的筒狀打撈器進行打撈外，還可用偏心鉤具、內卡打撈器（圖3）及帶活葉的筒狀打撈工具進行打撈，打撈效果較好，成功率一般較高。

為便于錐取時導正限位，宜將打撈錐體置于喇叭罩內。部分泵管由于長期腐蝕斷口較薄且強度較低，加之斷口形狀不規則，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，故應根據事故頭破損及變形特征，選用平底或錐形磨鞋，對斷口進行磨削處理，之后再行錐套。

如果井內落物卡死或外圍沙埋較厚，為防止起拔失敗或導致二次事故，宜選用可退式打撈工具進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行套洗，可在套銑筒下部設置管內割刀，對殘留的泵管分段切割取出，直至打撈結束。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，尚應在勾具上設置限位防脫裝置。

圖2 筒狀內卡打撈器

圖3 內卡打撈器

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則的裸眼井，最終位置有極大的不確定性，增大了打撈作業的難度，一次處理成功的可能性往往較低?？蓪⒋驌乒淳呦氯刖畠?，略有阻力，即將勾具插入線、纜之內，正旋轉鉆具數周，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，旋轉周數不宜過多，防止鉤具因阻力過大折斷，使事故復雜化。

對于掉落井內的線纜或繩索，可用打撈鉤打撈，打撈鉤分內鉤和外鉤2種類型，用廢鉆桿割焊加工成多齒外鉤、內鉤或內外組合鉤等形式，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行攪動，使電纜線纏繞于倒鉤之上，進行多次作業，可實現全部打撈。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機械旋轉，取得更高的打撈效率，但應注意在打撈的過程中，防止因提升或旋轉阻力過大導致鉤具或鉆具斷裂，發生二次事故。

圖4 外鉤

圖5 內鉤

在多個供水井的修復作業中，由于井管內徑較小，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入井內的電纜線圈內，打撈時阻力較大，且易出現二次孔內事故，因此使用上述打撈勾進行打撈風險較大，且效果不理想。針對這一情況，經反復試驗，將上述打撈勾具進行升級改造，加工出可實現快速打撈的傘形打撈器（見圖6）。

在?73mm厚壁管上對稱設置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，呈圖6①所示狀態；當打撈鉤向事故電纜線位置下插過程中，因受到夾持阻力，打撈鉤向內收縮直至與軸部勾體重合，呈圖6②、6③所示狀態；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，然后上提打撈鉤。經過以上①-②-③-④步驟即可實現一次打撈，重復上述步驟，實現全部打撈。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行快速打撈。此打撈器具有體積小，風險低，并能夠實現快速打撈，打撈成功率較高的優點。

圖6 傘形打撈勾結構示意圖

3.4 水泵打撈

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

抓卡式打撈器結構如圖7所示。根據不同泵型用不同規格的巖芯管制作，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個側齒爪簧。打撈時，用絞車將組裝好的打撈器送到預定的位置并使泵體進入。當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。打撈器具有結構簡單、加工容易、打撈快速、效果良好的優點。只要泵體墜入井內后無其它異物落入井內卡塞泵體，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，因此需回轉鉆具同時循環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合金即帶有銑鞋功能，在圖7的基礎上改進成內嵌式套銑打撈筒（圖8）。內嵌式套銑打撈筒筒長應視泵體高度而定，且應大于泵體長度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，經內卡裝置卡取固定，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，應將抓卡式打撈筒提出井口進行檢查，發現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、能負載。

圖7 三爪打撈筒

圖8 內嵌式套銑打撈筒

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

（3）脫落體或泵管上部有覆蓋物時，應先下鉆具掃通，再使用抓卡式打撈筒打撈。

4 結束語

通過對井下落物打撈工藝技術措施的探索和研究，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行優化，采用不同且有較強針對性的打撈工具，提高了井下落物打撈的成功率及修復效率，縮短了井下落物的打撈時間，使故障供水井恢復了正常的供水功能，延長了供水井的使用壽命，達到降本增效的目的，對今后供水井修復技術具有較高的推廣價值和實踐指導意義。