水源井的故障及维护探讨

郑艳芬，冯松林，夏 勋，孟令浩，陈 立

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西定边 718600）

1 水源井基本概况

胡尖山油田位于陕西省定边县境内，地处鄂尔多斯盆地西部，是典型的低压油藏，有“磨刀石”之称，需进行持续、高效注水，才能实现有效开发，而注水开发前提是水源充足，保证“注够水”。该区属内陆干旱型气候，风多雨少，由于地表水匮乏，全部采用地下水取水方式，目前在用有水源井91口，日供水量10 788 m3。

1.1 水源井井身结构

胡尖山油田水源井开采层位主要是华池组和宜君洛河组，全部采用“筛管+裸眼”砾石填充的完井方式，井深 700～1 100 m，井身结构（见图1）。

1.2 地貌及水文地质概述

区域内地形复杂、沟谷纵横、梁峁交错，地面海拔1 400～1 800 m，该区气候变化幅度大，属典型的内陆干旱型气候，四季分明，年平均气温7～12℃，平均降水量400～600 mm，大部分集中在7～9月，冬春干旱，且有风沙、寒潮侵袭，自然环境比较恶劣。

主要含水层有白垩系环河组、华池组和宜君洛河组，上部黄土覆盖层厚，开采条件差。

环河组裂隙含水层，岩性为一套灰绿色砂质泥岩夹薄层粉细砂岩，水平层理发育，岩性致密。为下伏白垩系华池组含水层的隔水顶板，为裂隙含水层，因储水性和含水性差，一般不具有大规模工业开采价值，厚度约 250～302 m。

华池组孔隙裂隙含水层，岩性为紫红色粉细砂岩与泥岩互层，夹薄层中细砂岩，岩性致密，含水性差，为区域重要含水层，厚度在222 m左右。

宜君洛河组孔隙含水层，岩性为一套棕红色中粗砂岩夹泥岩，斜层理、交错层理发育，富水性和渗透性均较好，为本区主力开采层，厚度在160～450 m左右。

2 研究必要性

随着开采量的不断增大，A17S1、A17S2、A8S1、A36S2、A8S3、H151S1、Y166S1、Y166S2、H154S1、H154S24、H154S26等 11口井产水量递减明显，A201S5出砂停用，H154S8泵落井，造成A8、A21、胡154等区块水源紧张，因此对水源井故障原因加以探讨,寻求恢复水源井产水量的方法迫在眉睫。

3 水源井故障原因分析及修复

3.1 水源井故障原因分析

水源井在使用过程中，往往会出现产水量逐渐减少的现象，其原因很多，问题也较复杂。通常故障有水源和井筒两方面的原因。

水源方面的原因主要是因为区域水位下降而使井筒出水量减少,这种情况一般发生在长期大量开采的地区。井筒方面的原因主要有三方面，一是出砂；二是井内落物；三是抽水设备故障。

出砂：水源井抽水时，水中含有悬浮性颗粒过多的现象称为井体出砂，出砂是井体出现问题的前兆之一。出砂位置多在井管的连接处、变径处、滤水管局部损坏处、泵头或泵管法兰位置、动水位附近位置。导致井体出砂的原因可能有多种：（1）砾料不到位，因投放砾料中出现架桥现象，使得砾料部分或全部不能投放到过滤器部位，即：不能形成人工过滤层，出现涌砂现象，地下水中的粉细砂粒透过滤水器进入井内，淤积、沉淀，埋没部分滤水器，使水井开始水量大，随着使用水量越来越小；（2）固井质量不合格或套管破损。

井内落物：常见井内落物是泵头、泵管、泵轴、电缆、砖块、混凝土块以及各类工具，落物卡在变径处，造成水源井不能正常使用，严重时导致水源井报废。

抽水设备故障：常见电机烧，泵进口堵，电缆老化等情况，造成水源井不出水。

3.2 故障水源井恢复途径

3.2.1 针对出砂治理途径 针对出砂问题，主要推行优化参数和大修等措施。2008-2012年，对H201S2、H154S18水源井进行大修，恢复产水量；对A19S1、A19S2水源井进行参数优化，出砂现象得到治理。以H201S2、A19S1水源井为实例如下。

H201S1出砂水源井治理途径：2011年11月10日投运，产水量18 m3/h，每天运行时间13～14 h，运行1个多月，累积产水量17 428 m3。于2011年12月22日发现出砂严重，造成过滤器堵塞，泵不上量，停用。

治理途径：一是确定筛管位置，在实管处射孔，二是在井内做塞子，用水泥车将水泥注入并憋压，将水泥挤进外环空，将流沙层封死。

效果：该水源井施工完后，恢复日常产水量18 m3/h。

A19S1出砂水源井治理途径:现状：A19S1水源井出砂严重，泥砂进泵导致电机过载，电机每3个月烧毁1次停用。

治理途径：合理调整该区块水源井运行时间，将该井日运行时间由12 h改至7 h，产水量由20 m3/h控制到15 m3/h。

效果：运行半年未出现故障，有效节约了修井费用。

3.2.2 针对井内落物治理途径 针对井内落物问题，我们主要选择合适的打捞工具和打捞方法，常用的打捞方法有冲抓锥打捞和磁力器打捞法，对无法采用现有的打捞工具进行打捞落物时，可根据实际情况，采用自制工具打捞。同时利用检泵机会，推行电机防落井保护装置，截止目前，共有15口水源井采取防落井保护装置，均未发生电机、泵落井现象。以H117S1水源井为实例如下。

现状：H117S1水源井于2012年3月21日电缆断落井停用，多次捞物均未成功。

治理途径：通过多次试验，研制出外勾打捞工具，将电缆打捞出来。

效果：H117S1水源井恢复正常生产。

图2 外钩打捞工具

3.2.3 针对抽水设备故障治理途径 抽水设备在运行中，难免会发生故障和损坏，以致不能供水，主要现象是电机烧，泵轴断、泵进口堵等，采用如下排除方法（见表1）。

3.2.4 水源井自动保护智能控制仪的应用 水源井自动保护智能控制仪可以根据水源井产水能力自动启停，实现智能间开，避免水源井干抽和疲劳运行，在卡泵、过载、电路故障时自动停抽，从而避免发生抽水设备故障。

水源井自动保护智能控制仪主要功能有：（1）抽空自动停机。控制仪能够自学习自适应启、停潜水泵时间，智能运行，安全、可靠；（2）具有卡泵、过载、缺项、短路、卸载等保护功能，出现故障后自动停机、报警；（3）停电参数保留，来电自动恢复运转，避免了产量损失；（4）LED显示屏显示内容全面及时，包括时间、电流、电压、功率、流量、开机时间和停机时间等，方便随时了解系统运行工况。

表1 故障及排除方法

2008-2012 年，分别对 Y120S5、H130S1、A21S4 等5口产水低的水源井安装水源井自动保护智能控制仪，该5口水源井未发生故障。砖井作业区安201区块、A17区块、安83区块34口水源井全部安装水源井自动保护智能控制仪，2012年1月-2012年8月只检泵2井次，平均半年检泵率降为6.0%，水源井非正常损坏率降低，检泵周期延长，运行良好，收到了预期的效果。

4 认识及建议

4.1 认识

（1）水源井故障多为水源井钻井和维护作业施工质量差、运行管理不当造成；（2）水源井钻井、完井时施工队伍未按设计施工，使用材料不合格，偷工减料，都可能造成后期水源井出砂；（3）水源井维护作业时施工队伍操作管理不当，很容易造成电机、泵、电缆、管柱及其他杂物落井而造成严重事故，下入前未对抽水设备进行合格检查，搬运和下入过程中对抽水设备未采取适当保护措施，使电机和泵磕碰、电缆摩擦破损，后期生产中很容易发生抽水设备故障；（4）水源井生产时未能掌握水源井产水能力，使用过大排量电潜泵，间开时间过长，导致供液不足泵空抽，电机疲劳运行，可能引起水源井出砂，从而导致泵故障；而且员工没有按要求监测水质，水源井出砂时未及时采取合理措施，引起水源井卡泵、泵堵、过载，从而导致水源井电机、电缆等损坏。

4.2 建议

降低水源井故障率，延长水源井使用寿命，要以防为主，以治为辅。

（1）水源井完井、维护作业过程中加强现场监督管理，按设计规范施工，对所有材料把好质量关并做好保护措施，杜绝野蛮施工。

（2）掌握水源井固井质量、使用期限、抽水设备、取水量、产水能力及是否出砂，选择合适排量的电潜泵，制定合理的间开制度。

（3）严密监测水源井水质、电流、电压变化，掌握出砂量，根据水质、电流、电压变化制定水源井合理的检泵周期。

（4）所有水源井检泵时安装防落井保护装置，避免降低电机、泵落井事故。

（5）推广应用水源井自动保护智能控制仪避免水源井因干抽、过载、砂卡等原因造成的水源井电潜泵故障问题。

（6）加大水源井数字化建设及应用，实现水源井远程监控电流、电压、排量和回压，远程启停等功能，以满足胡尖山油田数字化管理下井场无人值守需求，并降低工人的劳动强度，节能降低生产成本。

（7）建议对出砂水源井A201S5进行出砂治理，冲砂洗井，减小泵深，降低生产参数；对落物H154S8水源井选择合适的打捞工具或自制打捞工具及合适的打捞方法来打捞落物；对 A17S1、A17S2、A8S1、A36S2、A8S3、H151S1、Y166S1、Y166S2、H154S1、H154S24、H154S26进行检泵，探液面，查明产液量减少的具体原因，优化水源井生产制度，并且推广使用水源井自动保护智能控制仪，应用水源井远程监控和启停数字化功能。

［1］王立辉.水源井出水量减少原因及恢复途径［J］.冶金动力，1994，（5）：23-25.

［2］吴波.水源井群无线网集中监控系统研究［J］.甘肃科技纵横，2005，（3）：119-120.

［3］王国柱，薛洁，王莉娜.水源井自动保护装置在油田中的应用［J］.工业用水与废水，2009，40（3）：68-69.