水源井钻井及后期维护保养

吴宏伟

（大庆油田水务公司水文地质公司，黑龙江大庆163458）

水在我们的日常生活中至关重要，水是大自然赠与人类的宝贵财富，也是人类赖以生存的主要的物质。有了充足的水资源，才能保证我们更好的生活，水源井主要用于汇集和存储地下水，为人们的生活和生产提供了很多便利。

1 水源井钻井的基本规定

水井的设计和建造必须要有专业的水文地质数据，根据招标文件、程序和现有的使用标准等相关规定，决定水源井的使用材料。为了确定合适的位置，需要考虑水质和用水量的要求、地下水的埋深、钻井施工计划、用电设施以及后期的维修和保养，如果用水量加大，还要考虑扩大钻井规模[1]。

2 水源井的井身结构

钻井是通过机械设备，将地层钻成一定深度的圆柱形孔眼的工程。根据当地的地质资料决定该地区水源井的套管和筛管下深，以确保水源井的供水量，然后裸眼钻至相关井深完钻。水源井通常使用“筛管+裸眼”砾石填充的完井措施，井深的范围一般在700～1100m（见图1)。

图1 水源井井身结构

3 水源井的井身质量（见表1）

表1 水源井的井身质量表

4 水源井故障原因分析

受到各方面的影响，在使用水源井的期间出水量会越来越少，主要是因为当地区经过大量开采，水位逐渐下沉导致井筒的水量日益减少，井筒的常见故障有以下形式。

4.1 井筒出砂

水源井在抽水时，水里面存在许多悬浮颗粒，此现象叫做井筒出砂，是引起井筒出现故障的前兆。出砂的位置比较多样化，井管连接口、变径处，滤水管磨损处、泵头处、泵管法兰处和动水位旁边都有可能，井筒出砂的主要原因是砾料不到位，由于在投入砂料时存在架桥问题，部分或全部砾料未投入至过滤器中，也就是说没有形成人工过滤层，从而引发喷砂现象。同时，地下水中含有的粉细砂砾通过过滤器渗透到井中，从而使出水量逐渐减少[3]。

4.2 井筒堵塞

造成井筒出现堵塞的常见原因有碳酸盐的结垢、铁和锰氧化物的沉淀以及细菌性粘液。井筒的堵塞会严重影响产水能量，并且在水通过含水层进入井筒时会引起含水层导水系数的降低，减少井筒的出水量。井筒严重堵塞时，应该使用超抽法、高压喷射法、注水法或其它化学处理法，但是要切记不能使用强酸。

4.3 井筒落物

由于固井质量不佳或套管损坏，井筒内经常会掉入异物，最常见的落物有泵头、泵管、泵轴、电缆、砖块、混凝土块和各种工具等物品，掉落的物体会卡在变径的位置，导致水源井出水量减少，严重时还会造成水源井报废。

4.4 抽水设备故障

当电机烧坏、泵进口不通或电缆老化时，抽水设备会出现故障，致使水源井无法出水。

5 维修水源井的重要性

水源井的维修工作主要有检测和修复一系列的异常现象，比如出水量不足、水温异常、水质不良和喷砂等问题。水源井维护保养的最终目的是使有问题的水源井或即将报废的水源井恢复正常的出水能力，确保水源井安全、稳定的运行，更好的为人们提供饮水和投入生产[2]。

6 水源井后期维护保养的方法

6.1 优化参数和大修

对于出砂问题，主要保养方式是优化相关参数和大修等一系列解决方案。在2008～2012 年期间，H201S2和H154S18水源井经过了大规模修复，以保证出水量正常，优化了A19S1 和A19S2 水源井的相关参数并治理了出砂问题。比如，2011 年11 月10 日起，H201S1 水源井的出水量是18m3/h，每日运行时间为13～14h，一个月累计出水量为17428m3。在2011 年2月22日发生严重的出砂现象，导致过滤器堵塞、泵容量不足。在维护保养时，首先要找出筛管的位置并在实管的地方射孔，然后在井中打一个塞子，用水泥车投入水泥并进行挤压，使水泥挤入外环以密封流砂层，经过维护保养后，每日出水量恢复到每小时18m3/h。再以A19SI 出砂水源井为例，A19S1 水源水出现严重出砂现象时，泥砂进泵使电机过载，电机每三个月就要烧毁一次。在维护保养时，要合理调整该地区水源井的运行时间，将原来的每日12h改为7h，将出水量从20m3/h调整为15m3/h。经过维护保养，该水源井半年从未发生故障，有效降低了维护保养成本。

6.2 使用合理的方式和工具

对于井筒落物，首先要使用适当的打捞方式，主要的打捞方式有冲抓锥打捞和磁力器打捞法。其次要根据当地区的实际情况自制打捞工具。最后在检泵过程中安装防落井保护装置，截止到目前，安装了保护装置的水源井再没有出现过电机、泵跌落现象。比如，HI17S1水源井在2012年3月21日时电缆脱落到井筒，导致水源井无法正常使用，多次打捞都没有成功，最后经过多次试验制作了一种外勾打捞工具，成功地把电缆打捞了出来，水源井也恢复了正常。

6.3 抽水设备的维修

水源井钻井及后期维护保养必须按照相关组织的管理规定，在保证施工质量和进度的同时进行文明施工[4]。抽水设备在运行过程中出现的异常问题可以使用以下方法(见表2)。

6.4 运用水源井自动保护智能控制仪

水源井自动保护智能控制仪能够通过水源井的出水量自动运行和停机，实现智能开关，从而避免水源井疲劳运行和干抽现象。除此之外，在卡泵、过载和发生电路故障时能够自动停止抽水，以免设备出现故障。水源井自动保护智能控制仪的功能主要有以下4个方面：①干抽时自动停止运行。水源井自动保护智能控制仪可根据潜水泵的时间自动启动，智能、安全而且可靠。②具备卡泵、过载、短路和卸载等功能，如果发生故障能够自动停止运行并发出警报。③停电时自动保存运行参数，来电时自动恢复运行，以免产水量减少。④拥有全景、实时的LED显示屏，能够显示抽水时间、电流、电压、开始运行时间和结束运行时间等详细数据，以随时掌握系统的运行情况。从2008～2012 年，Y120S5，H130S1 和A21S4 等低水量的水源井安装了自动保护智能控制仪后，从未发生过故障，在2012 年1～8 月期间进行了两次检泵，半年内的平均检泵率降低至6%，取得了显著效果。

7 维护保养知识与建议

7.1 相关知识

（1）水源井在钻井和完井施工过程中时没有严格遵守相关规定，运用了不合格的材料或者在施工时偷工减料，都会在后期引起出砂现象。

（2）水源井在后期维护保养不当，会引起电机、泵、电缆、管柱和其他异物掉入井筒，并造成严重故障，抽水设备在使用前没有进行合格检验，使用过程中也没有采取合理的保护方案，使电机、泵、电缆受到撞击和磨损，加大了故障几率。

表2 故障排除主要方法

（3）水源井在使用过程中没有控制出水量，电潜泵排量过大、运行时间过长，造成泵故障，此外，相关人员没有根据相关规定检测水质，在井筒出砂时没有及时处理，造成卡泵、堵泵、过载现象，导致水源井的电机和泵发生损坏。

7.2 建议

水源井钻井及后期维护保养必须以预防为主，以维护保养为辅，才能降低水源井故障几率，进一步延长水源井的使用寿命，

（1）在水源井钻井及后期维护保养过程中，强化现场监督管理工作，严格按照相关规定进行施工，采用高质量的材料并制定保护方案，防止野蛮施工。

（2）在检泵过程中安装保护装置，以免降低电机从而造成泵掉入井筒。

（3）大力推广和使用水源井保护智能控制仪，以免发生干抽、过载、砂卡等现象导致水源井故障。

（4）加强水源井数字化施工和应用，实现对水源井电压、排量等全方位的远程监控，远程监控时可以远程控制启动和停用，不需要现场值守，减少了员工的工作强度，同时降低了生产成本。

8 结语

水源井在钻井过程中要遵循相关规定，文明施工的同时也要保护环境，在后期应根据故障原因、严重程度、井体和地质结构等实际情况，制定合理的维护保养方案，保证水源井的顺利运行，利用现代化技术安装智能保护装置并进行数字化施工，从而进一步推动企业的生产。