水源井鉆井及后期維護保養

吳宏偉

（大慶油田水務公司水文地質公司，黑龍江大慶163458）

水在我們的日常生活中至關重要，水是大自然贈與人類的寶貴財富，也是人類賴以生存的主要的物質。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地下水，為人們的生活和生產提供了很多便利。

1 水源井鉆井的基本規定

水井的設計和建造必須要有專業的水文地質數據，根據招標文件、程序和現有的使用標準等相關規定，決定水源井的使用材料。為了確定合適的位置，需要考慮水質和用水量的要求、地下水的埋深、鉆井施工計劃、用電設施以及后期的維修和保養，如果用水量加大，還要考慮擴大鉆井規模[1]。

2 水源井的井身結構

鉆井是通過機械設備，將地層鉆成一定深度的圓柱形孔眼的工程。根據當地的地質資料決定該地區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（見圖1)。

圖1 水源井井身結構

3 水源井的井身質量（見表1）

表1 水源井的井身質量表

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越來越少，主要是因為當地區經過大量開采，水位逐漸下沉導致井筒的水量日益減少，井筒的常見故障有以下形式。

4.1 井筒出砂

水源井在抽水時，水里面存在許多懸浮顆粒，此現象叫做井筒出砂，是引起井筒出現故障的前兆。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，由于在投入砂料時存在架橋問題，部分或全部礫料未投入至過濾器中，也就是說沒有形成人工過濾層，從而引發噴砂現象。同時，地下水中含有的粉細砂礫通過過濾器滲透到井中，從而使出水量逐漸減少[3]。

4.2 井筒堵塞

造成井筒出現堵塞的常見原因有碳酸鹽的結垢、鐵和錳氧化物的沉淀以及細菌性粘液。井筒的堵塞會嚴重影響產水能量，并且在水通過含水層進入井筒時會引起含水層導水系數的降低，減少井筒的出水量。井筒嚴重堵塞時，應該使用超抽法、高壓噴射法、注水法或其它化學處理法，但是要切記不能使用強酸。

4.3 井筒落物

由于固井質量不佳或套管損壞，井筒內經常會掉入異物，最常見的落物有泵頭、泵管、泵軸、電纜、磚塊、混凝土塊和各種工具等物品，掉落的物體會卡在變徑的位置，導致水源井出水量減少，嚴重時還會造成水源井報廢。

4.4 抽水設備故障

當電機燒壞、泵進口不通或電纜老化時，抽水設備會出現故障，致使水源井無法出水。

5 維修水源井的重要性

水源井的維修工作主要有檢測和修復一系列的異常現象，比如出水量不足、水溫異常、水質不良和噴砂等問題。水源井維護保養的最終目的是使有問題的水源井或即將報廢的水源井恢復正常的出水能力，確保水源井安全、穩定的運行，更好的為人們提供飲水和投入生產[2]。

6 水源井后期維護保養的方法

6.1 優化參數和大修

對于出砂問題，主要保養方式是優化相關參數和大修等一系列解決方案。在2008～2012 年期間，H201S2和H154S18水源井經過了大規模修復，以保證出水量正常，優化了A19S1 和A19S2 水源井的相關參數并治理了出砂問題。比如，2011 年11 月10 日起，H201S1 水源井的出水量是18m3/h，每日運行時間為13～14h，一個月累計出水量為17428m3。在2011 年2月22日發生嚴重的出砂現象，導致過濾器堵塞、泵容量不足。在維護保養時，首先要找出篩管的位置并在實管的地方射孔，然后在井中打一個塞子，用水泥車投入水泥并進行擠壓，使水泥擠入外環以密封流砂層，經過維護保養后，每日出水量恢復到每小時18m3/h。再以A19SI 出砂水源井為例，A19S1 水源水出現嚴重出砂現象時，泥砂進泵使電機過載，電機每三個月就要燒毀一次。在維護保養時，要合理調整該地區水源井的運行時間，將原來的每日12h改為7h，將出水量從20m3/h調整為15m3/h。經過維護保養，該水源井半年從未發生故障，有效降低了維護保養成本。

6.2 使用合理的方式和工具

對于井筒落物，首先要使用適當的打撈方式，主要的打撈方式有沖抓錐打撈和磁力器打撈法。其次要根據當地區的實際情況自制打撈工具。最后在檢泵過程中安裝防落井保護裝置，截止到目前，安裝了保護裝置的水源井再沒有出現過電機、泵跌落現象。比如，HI17S1水源井在2012年3月21日時電纜脫落到井筒，導致水源井無法正常使用，多次打撈都沒有成功，最后經過多次試驗制作了一種外勾打撈工具，成功地把電纜打撈了出來，水源井也恢復了正常。

6.3 抽水設備的維修

水源井鉆井及后期維護保養必須按照相關組織的管理規定，在保證施工質量和進度的同時進行文明施工[4]。抽水設備在運行過程中出現的異常問題可以使用以下方法(見表2)。

6.4 運用水源井自動保護智能控制儀

水源井自動保護智能控制儀能夠通過水源井的出水量自動運行和停機，實現智能開關，從而避免水源井疲勞運行和干抽現象。除此之外，在卡泵、過載和發生電路故障時能夠自動停止抽水，以免設備出現故障。水源井自動保護智能控制儀的功能主要有以下4個方面：①干抽時自動停止運行。水源井自動保護智能控制儀可根據潛水泵的時間自動啟動，智能、安全而且可靠。②具備卡泵、過載、短路和卸載等功能，如果發生故障能夠自動停止運行并發出警報。③停電時自動保存運行參數，來電時自動恢復運行，以免產水量減少。④擁有全景、實時的LED顯示屏，能夠顯示抽水時間、電流、電壓、開始運行時間和結束運行時間等詳細數據，以隨時掌握系統的運行情況。從2008～2012 年，Y120S5，H130S1 和A21S4 等低水量的水源井安裝了自動保護智能控制儀后，從未發生過故障，在2012 年1～8 月期間進行了兩次檢泵，半年內的平均檢泵率降低至6%，取得了顯著效果。

7 維護保養知識與建議

7.1 相關知識

（1）水源井在鉆井和完井施工過程中時沒有嚴格遵守相關規定，運用了不合格的材料或者在施工時偷工減料，都會在后期引起出砂現象。

（2）水源井在后期維護保養不當，會引起電機、泵、電纜、管柱和其他異物掉入井筒，并造成嚴重故障，抽水設備在使用前沒有進行合格檢驗，使用過程中也沒有采取合理的保護方案，使電機、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）水源井在使用過程中沒有控制出水量，電潛泵排量過大、運行時間過長，造成泵故障，此外，相關人員沒有根據相關規定檢測水質，在井筒出砂時沒有及時處理，造成卡泵、堵泵、過載現象，導致水源井的電機和泵發生損壞。

7.2 建議

水源井鉆井及后期維護保養必須以預防為主，以維護保養為輔，才能降低水源井故障幾率，進一步延長水源井的使用壽命，

（1）在水源井鉆井及后期維護保養過程中，強化現場監督管理工作，嚴格按照相關規定進行施工，采用高質量的材料并制定保護方案，防止野蠻施工。

（2）在檢泵過程中安裝保護裝置，以免降低電機從而造成泵掉入井筒。

（3）大力推廣和使用水源井保護智能控制儀，以免發生干抽、過載、砂卡等現象導致水源井故障。

（4）加強水源井數字化施工和應用，實現對水源井電壓、排量等全方位的遠程監控，遠程監控時可以遠程控制啟動和停用，不需要現場值守，減少了員工的工作強度，同時降低了生產成本。

8 結語

水源井在鉆井過程中要遵循相關規定，文明施工的同時也要保護環境，在后期應根據故障原因、嚴重程度、井體和地質結構等實際情況，制定合理的維護保養方案，保證水源井的順利運行，利用現代化技術安裝智能保護裝置并進行數字化施工，從而進一步推動企業的生產。