李東力 狄茂 楊宇松

【摘 要】地下水是許多城市的主要水源，水井是開采地下水的重要設(shè)施，其在使用過程中容易出現(xiàn)篩管或套管損壞，大量砂子隨水流進入井內(nèi)等現(xiàn)象，造成井中砂面上升影響出水量，這時需要修井。常規(guī)修井工藝只是針對漏砂量較小的水井進行的修補措施。根據(jù)檢測結(jié)果，在漏砂量較大時，篩管的漏點多數(shù)在砂埋當(dāng)中，沒有外露，要想局部修補就只能先清砂，到露出漏點后再行修補，而目前清砂工藝效率較低，清砂速度沒有漏砂速度快，一味清砂會造成含水層結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致井管斷裂，井口坍塌。所以在水井修復(fù)中，如果遇上套管、篩管出現(xiàn)較大漏砂時只能報廢。針對這一問題，科研人員研究出清砂下襯管一體化修井工藝，該工藝應(yīng)用高效清砂技術(shù)在清砂的同時下入襯管，成功修復(fù)了許多漏砂嚴(yán)重的報廢水井。

【關(guān)鍵詞】修井工藝、清砂、下襯管、一體化、應(yīng)用

Abstract: The groundwater is the main water source for many city, groundwater wells is important infrastructure, the appears easily in use process screen pipe or casing damage, large amounts of sand with the flow of water into the well and other phenomena, resulting in well sand surface effect of rising water, then the need for well repairing. Conventional workover technology only for sand leakage the small amount of wells for repairing measures. According to the test results, the sand leakage when the amount is larger, sieve tube leakage mostly in sand buried, not exserted, to local repair will first clear sand, exposed to leak after repair, and the sand removal technology in low efficiency, no leakage of sand sand cleaning speed fast, a sand will causing aquifer structure changes, leading to the well pipe fracture, well collapse. So in the well repairing, if casing, screen appear larger sand leakage can only be scrapped. Aiming at this problem, the research of clearing sand liner integration workover technology, application of the technology of Gao Xiaoqing sand technology in the sand and into the liner, successful repair of a lot of sand leakage serious waste water.

Key words:workover technology; cleaning; lower liner; integration; application

中圖分類號：TE373 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

一、主要研究內(nèi)容及技術(shù)關(guān)鍵點

本文針對水井的套管、篩管出現(xiàn)較大漏砂無法修復(fù)的情況，研究一種可以在高效清砂的同時下入襯管，阻斷砂子涌入的修井工藝。

技術(shù)關(guān)鍵點：清砂下襯管一體化修井工藝技術(shù)方案的設(shè)計。

在清砂與下襯管一體化施工中，襯管需要套在清砂裝置外側(cè)，清砂裝置的外徑在100-200mm之間，因此所選襯管的管徑必須大于清砂裝置外徑。在該工藝施工時，襯管容易受到砂子的擠壓、摩擦，需要選擇抗擠壓、摩擦的管材。隨著清砂的進行，砂面及水位不斷下降，井內(nèi)壓力降低，在壓差作用下，漏砂量可能增加，需要一種高效清砂工藝快速清砂。同時，含水層地質(zhì)構(gòu)造在壓差作用下可能發(fā)生變化，容易將原始井管擠壓變形而導(dǎo)致水井報廢，需要采取預(yù)防措施減小井內(nèi)外壓差。

二、清砂下襯管一體化工藝技術(shù)方案研究

針對清砂下襯管一體化工藝中的主要技術(shù)難題制定解決方案：

（一）選擇合理的襯管材質(zhì)、管徑及連接方式。襯管包含三部分,至下而上分別為敞口式沉砂管、篩管、套管。材質(zhì)有鑄鐵、鋼管、PVC等。為了使襯管下入過程中不至于因砂子的擠壓、摩擦作用而變形，選擇鋼質(zhì)襯管。襯管中篩管段有鋼質(zhì)繞絲篩管、橋式篩管兩種，為了防止在襯管下入過程中篩管與井壁及砂子摩擦而使繞絲脫落，選擇橋式篩管。目前水井井徑一般在200-500mm之間，襯管管徑在這個范圍內(nèi)選擇，襯管管徑越大，其與原井管的環(huán)形空間越小，下入井底后的阻砂能力越強，修復(fù)后水量恢復(fù)率越高，泵型選擇范圍越寬。另外，考慮到法蘭連接操作簡便，效率很高，但會影響襯管管徑的選擇范圍，而焊接操作時由于操作時間延長，影響清砂效率，所以選擇螺紋連接方式。螺紋連接具有操作簡便，連接效率高等優(yōu)點，不影響襯管管徑的選擇范圍。

（二）高效清砂技術(shù)的研究與應(yīng)用。目前國內(nèi)水井修復(fù)中清砂一般采用兩種方式：一種是人工撈砂。撈砂采用的撈砂筒，撈砂筒有多種規(guī)格，可根據(jù)不同井徑選用，該種方法操作簡便但效率較低。另一種是沖砂。沖砂的工作量大，工作程序復(fù)雜，效率相對較高。目前國內(nèi)沖砂工藝均采用同心式反循環(huán)法。其外層是沖砂管（一般是100mm），在沖砂管內(nèi)部有一根風(fēng)管（一般是50mm），沖砂管、風(fēng)管均采用絲扣連接。該工藝存在以下問題：1.沖砂管內(nèi)有風(fēng)管，期間的間隙很小，對沖上來的砂子阻力加大，易被較大的砂石等堵塞。2.沖砂管內(nèi)氣、水、砂混合物的過流斷面小，效率低。3.風(fēng)管和沖砂管的雖然均采用絲扣連接，但下管連接程序復(fù)雜，延長了沖砂時間。針對同心式反循環(huán)法存在的問題，科研人員研究試驗并列式反循環(huán)法沖砂。即風(fēng)管和沖砂管并列下入井內(nèi)，兩者做捆綁固定。風(fēng)管采用耐高壓橡膠管，有絲扣連接。簡化了下管工藝，而且使出砂的空間大大增加，減小了出砂時的阻力，大大提高了沖砂效果和工作效率。下面是兩種沖砂工藝對比圖：

（三）實施技術(shù)方案

將風(fēng)管及沖砂管套入襯管后一并下入井中，高壓空氣送到?jīng)_砂管中帶動沖砂管內(nèi)的水向上流動，沖砂管內(nèi)形成負(fù)壓，管外井水及砂子在壓差下流入沖砂管并噴出井口，從而達(dá)到清砂的效果。該工藝清砂的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進砂的速度。隨著清砂的進行，襯管在自身重力的作用下隨砂面下落，當(dāng)下落到漏點位置時，由于襯管與原始井管間的環(huán)形空間狹小，能夠阻擋漏砂點的泥沙進入井內(nèi)。隨著清砂作業(yè)的進行，井內(nèi)水面及砂面急劇下降，含水層的水流勢必加速涌向井內(nèi)，為了防止砂子隨著水流從漏點處大量進入井內(nèi)，必須要保持井內(nèi)壓力，研究采用向井內(nèi)回注水的方法，使井內(nèi)水面上升，保持井內(nèi)壓力高于井管外部壓力，使井壁外部砂礫的流動性能降低，最大限度的阻止井管外部砂料的進入。清砂下襯管一體化工藝方案如下圖所示：

三、工藝應(yīng)用效果

（一）深井原始資料

工藝研究成功后，在某水源14-3#深井進行了應(yīng)用。該井為1993年4月投產(chǎn),初始涌水量3600m3，井徑DN300mm井 深146.7m，篩管位置114.89—138.2m。由于嚴(yán)重出砂，出水量少，使用井下電視檢測發(fā)現(xiàn)砂面已上升到篩管121.5m處，篩管段只余下6.61m，涌水量大大減少。傳統(tǒng)工藝修井清砂5min仍然大量出砂且伴有小粒礫石，繼續(xù)沖砂會造成井口塌陷，井管斷裂，判斷故障為篩管段底部有較大漏點，傳統(tǒng)修井工藝已無法修復(fù)該井，只能報廢。如果不打新井，近3km的集水干線和電力設(shè)施就要廢棄，在這種情況下對該井進行清砂下襯管一體化工藝應(yīng)用試驗。

（二）制定、實施修井工藝方案

1.采用清砂下襯管一體化工藝。首先，選擇襯管管徑為φ273mm，襯管下部由8.5m長的沉砂管焊接23.3m長的橋式篩管，在篩管另一邊焊接螺紋套管。將沖砂管和風(fēng)管捆扎后套入襯管中一并下入待修水井，采用并列式反循環(huán)法沖砂工藝進行帶管沖砂。隨著砂面的下降，襯管也不斷下入。在井口用螺紋連接方式不斷增加套管及沖砂管長度，直至清砂完畢，共下入48根沖砂管，合計總長度為146m，此時共下入襯管146.5m，所下襯管底部也到達(dá)原始水井的井底。

2.固井與洗井。在原井與襯管間的環(huán)形空間投入預(yù)先篩選好的規(guī)格為2-3mm礫石，作為集水的滲透層，對進入井內(nèi)的水起到有效的過濾作用。當(dāng)?shù)[石的高度達(dá)到95m時，向環(huán)形空間填入粘土并夯實，井口部分使用水泥砂漿固定。固井完成后應(yīng)用強力活塞進行水井抽洗，經(jīng)過近40h的連續(xù)抽洗，抽洗水顏色由混濁變清澈，停止抽洗。

3.試水實驗。采用三角堰法進行試水，穩(wěn)定2h后，試水水量為3200m3/d，水質(zhì)含砂量≤0.02%。

四、應(yīng)用效益

清砂下襯管一體化工藝在技術(shù)和施工上是完全可行的，施工作業(yè)時需要根據(jù)不同深井的實際情況確定具體數(shù)據(jù)。

（一）經(jīng)濟效益

按目前新打井與使用該工藝修井費用比較，新打一口井徑φ273mm，井深150m的深井，需要施工費用19萬元；所需配套設(shè)施費用在15萬元左右，因此，重新建設(shè)一口新水井的費用約為34萬元。應(yīng)用清砂下襯管一體化工藝修井全部費用12萬元，為打井費用的35%—60%。修井完工后，下泵即可并網(wǎng)投入運行。免去了新打井時的征地，打井后建設(shè)井房、鋪設(shè)管線、流程、架設(shè)電力線路等的投入及時間的消耗，實效性極強。

（二）社會效益

清砂下襯管一體化工藝技術(shù)的研究應(yīng)用，結(jié)束了水井腐蝕嚴(yán)重后大量出砂的故障水井不能修復(fù)的歷史，提高了供水安全保障性。

五、結(jié)束語

目前國內(nèi)水井鉆鑿施工工藝比較成熟，對于水井的修復(fù)還處在起步發(fā)展階段，尤其對大量出砂的水井目前還沒有有效的修井手段。清砂下襯管一體化工藝技術(shù)的研究應(yīng)用對于延長水井的使用壽命，實現(xiàn)已有資源配置的再利用，降低生產(chǎn)費用的投入起到了積極的作用，具有很高的經(jīng)濟效益。