供水井井内落物打捞技术研究与应用

杨军平，李学军，张庆平

（1.宁夏地质工程院，宁夏银川750001；2.宁夏矿产地质调查院，宁夏银川750021）

供水井在使用过程中，因使用不当、检查维修不到位或机泵长期带病运行，出现泵管断裂或连接螺栓松动，导致泵头或泵头连带泵管、电缆脱落一并坠入井内，造成井内事故。另外，因人为原因导致绳索或其他物件落入井内，个别供水井因浅部封闭质量缺陷导致砖、石块落入井内，造成井内事故发生。有些供水井发生井内事故后采取的修复处理方法不当，导致孔内发生落物等二次事故。井内事故导致机井供水能力严重下降，一些机井则由于故障频发处于报废边缘，无法正常供水。如何尽快修复故障井，恢复供水能力，延长机井使用寿命，是我们面临的一个亟待解决的问题。探索和研究井内落物的打捞技术措施，提高事故处理成功率和效率，以更好指导后续事故井处理工作。

1 井下落物种类及打捞方法

井下落物一般可以分为4个不同的类型：绳类落物，如各种电缆、钢丝绳等落物。管类落物，如泵管、钻杆等。杆类落物可能是遗留的部分打捞杆状工具、泵轴等。其次还有井口落入的砖石块、小物件或在井内作业过程中遗留的块状物等。按照打捞工艺划分，常用的打捞方法总结为“返”、“捞”、“倒”、“勾”几种。

井下落物不同，选用不同的打捞工具，可提高井下落物打捞的成功率。对于管类落物，多选用公锥、母锥及打捞茅等工具打捞；对于杆类落物，宜采用打捞筒、活页打捞筒等工具。绳类落物的打捞，多使用捞茅或者内钩、外钩等工具进行打捞。对于块状类落物，一般使用一把抓或多功能捞筒等多种工具进行打捞。在实施打捞作业时，除根据上述落物类型不同选择合适的打捞工具外，还要充分考虑落物的大小、位置及在井内的状态，以便采用有针对性的打捞工艺和技术措施。

2 打捞技术要点

实施打捞作业时，要全面检查钻机游动系统、设备动力及传动系统，检查拉力表是否灵敏，钢丝绳、井架绷绳等安全性能是否可靠，塔体底座支撑是否稳固，确保打捞作业安全。

打捞作业时要仔细检查打捞工具是否牢固可靠，尺寸是否符合要求。选用打捞工具时，应遵循操作简便，经济实惠，安全高效的原则。打捞工具每次使用后均要进行仔细检查，如有开裂、变形，要进行修复加固，防止新的事故发生。

打捞作业采取最佳的机具搭配，做到能捞能退，能进能退，防止事故进一步扩大。打捞操作要平稳，不得超负荷起拔。捞获落物起钻时，要防止钻具倒转造成落物滑脱。每回次打捞结束后，均要准确丈量钻具，仔细计算核对事故深度位置，做好记录，并对打捞工具上所刻划、挤压撞损的痕迹仔细进行观察，认真分析井内情况，及时做出正确的判断，为顺利完成打捞工作提供依据和帮助。

3 打捞技术措施

针对供水井井内几种常见的落物情况，分别对其打捞技术措施进行研究和探讨。

3.1 块状物打捞

井内有砖石等块状落物，需使用捞石筒或活页捞筒直接进行捞取。筒体总长度1000mm，筒体直径小于套管内径6～8mm，捞石筒底部设置钢丝绳限位防跑装置（见图1），即在筒体内距底部30～40mm排列钢丝，径向排距50～60mm。如果井内块状落物与淤积物混杂，为提高工作效率，可采用多功能打捞筒对淤积物和石块同步进行打捞。打捞筒需用钻具连接并下放至淤积面，开泵循环泥浆并回转，即可将淤砂冲起。当停泵后，水中悬浮物在重力作用下通过上开口或天窗沉入淘砂筒内，而较大的块状物则进入打捞筒下部，从底部钢丝绳间隙中挤入筒内并受到钢丝绳约束，达到快速清淤捞物的目的。

图1 块状落物打捞筒

若落物为铁质小物件，可利用强磁打捞器来吸附小物件，将落物打捞出井外（适用于裸眼供水井）。

3.2 管状杆状物打捞

对于管状（泵管、钻杆等）落物、杆状落物（泵轴等），可根据落物是否有法兰或接箍等装置来选择合适的打捞工具。常用的打捞工具有分瓣式捞矛、滑块式捞矛、可退式卡瓦打捞矛、打捞锥具（公、母锥）、偏心钩具等。

遇井内有泵管、钻杆等落物的，除采用上述几种方法打捞外，也可用可退式打捞筒进行打捞（图2）。对于带有接箍或法兰装置的管状或杆状落物，除可用图2的筒状打捞器进行打捞外，还可用偏心钩具、内卡打捞器（图3）及带活叶的筒状打捞工具进行打捞，打捞效果较好，成功率一般较高。

为便于锥取时导正限位，宜将打捞锥体置于喇叭罩内。部分泵管由于长期腐蚀断口较薄且强度较低，加之断口形状不规则，不能很好吃扣，即便吃扣，提拉受力后易脱扣，打捞成功率不高，故应根据事故头破损及变形特征，选用平底或锥形磨鞋，对断口进行磨削处理，之后再行锥套。

如果井内落物卡死或外围沙埋较厚，为防止起拔失败或导致二次事故，宜选用可退式打捞工具进行打捞或用套铣筒将打捞物外围掏铣解卡，待阻力消除后再行打捞。若井内掉落的泵管较长，无法对全部泵管及泵头外围的淤积物一次性进行套洗，可在套铣筒下部设置管内割刀，对残留的泵管分段切割取出，直至打捞结束。另外，要注意所用打捞工具的最大外径必须小于井径3～5cm左右，使用偏心勾具的，尚应在勾具上设置限位防脱装置。

图2 筒状内卡打捞器

图3 内卡打捞器

3.3 线缆、绳索打捞

电缆等绳索类断落井下是一种特殊的柔性下落，断落的绳索大部分由于自重堆积在水泵或仪器的上部，断头以下由于弹性会呈“S”状或螺旋状缠绕或悬挂于井壁上，尤其是斜井或井壁不规则的裸眼井，最终位置有极大的不确定性，增大了打捞作业的难度，一次处理成功的可能性往往较低。可将打捞勾具下入井内，略有阻力，即将勾具插入线、缆之内，正旋转钻具数周，落物即缠绕于钩具之上被捞获。此法打捞时，钻具给压不宜过大，旋转周数不宜过多，防止钩具因阻力过大折断，使事故复杂化。

对于掉落井内的线缆或绳索，可用打捞钩打捞，打捞钩分内钩和外钩2种类型，用废钻杆割焊加工成多齿外钩、内钩或内外组合钩等形式，见图4、图5。电缆线落入井管后多围绕泵管缠绕，将倒钩下入电缆位置并进行搅动，使电缆线缠绕于倒钩之上，进行多次作业，可实现全部打捞。需注意的是由于打捞钩重量较轻，如果用钢丝绳连接进行打捞，捞钩不能自行缠绕，捞获成功率往往较低，因此，上述钩具宜连接钻杆以增加打捞管柱重量并可实现机械旋转，取得更高的打捞效率，但应注意在打捞的过程中，防止因提升或旋转阻力过大导致钩具或钻具断裂，发生二次事故。

图4 外钩

图5 内钩

在多个供水井的修复作业中，由于井管内径较小，仅∅255mm。泵体、泵管掉落后，电缆线一并坠入并缠绕于泵管周围，使泵管外围空间阻死，致使用上述勾具不能有效进入井内的电缆线圈内，打捞时阻力较大，且易出现二次孔内事故，因此使用上述打捞勾进行打捞风险较大，且效果不理想。针对这一情况，经反复试验，将上述打捞勾具进行升级改造，加工出可实现快速打捞的伞形打捞器（见图6）。

在∅73mm厚壁管上对称设置2～3组打捞钩，底端加工成锥形。在开始下入尚未受力条件下呈打开状态，呈图6①所示状态；当打捞钩向事故电缆线位置下插过程中，因受到夹持阻力，打捞钩向内收缩直至与轴部勾体重合，呈图6②、6③所示状态；打捞钩上提时，打捞钩在弹簧装置张力作用之下向外打开，呈图6④所示状态，然后上提打捞钩。经过以上①-②-③-④步骤即可实现一次打捞，重复上述步骤，实现全部打捞。伞形打捞器上端可与钻具连接，也可直接与钢丝绳连接并进行快速打捞。此打捞器具有体积小，风险低，并能够实现快速打捞，打捞成功率较高的优点。

图6 伞形打捞勾结构示意图

3.4 水泵打捞

水泵属大件落物，因其外径较大，与套管或井管内壁的间隙特通常较小，采用常规的打捞方法打捞比较困难，可采用筒状爪簧式打捞器进行打捞。此法可实现打捞高效化，提高成功率，节约了时间及成本。

抓卡式打捞器结构如图7所示。根据不同泵型用不同规格的岩芯管制作，其长为0.8～1.5m。在离管底一端30cm处，沿圆周三等分切割出3个侧齿爪簧。打捞时，用绞车将组装好的打捞器送到预定的位置并使泵体进入。当爪簧接触并通过法兰或接箍时，3个爪簧立即收缩限制泵体退出，可将深井泵打捞上来。打捞器具有结构简单、加工容易、打捞快速、效果良好的优点。只要泵体坠入井内后无其它异物落入井内卡塞泵体，那么就能完全可靠地将坠落的泵体打捞出来。

在实践中通常遇到泵体周围有掩埋的情况，用上述方法很难将泵体卡取，因此需回转钻具同时循环浆液将落物外围的掩埋物清除。为防止在打捞套取水泵时对事故泵造成二次损坏，可在捞筒底部镶焊硬质合金即带有铣鞋功能，在图7的基础上改进成内嵌式套铣打捞筒（图8）。内嵌式套铣打捞筒筒长应视泵体高度而定，且应大于泵体长度0.5m为宜。打捞筒下入井中后，先将落物外围淤埋物套洗清理，使打捞物外围悬空，将泵体套入打捞筒，经内卡装置卡取固定，即可将泵体打捞出来。

注意事项：

（1）抓卡式打捞筒虽已套住脱落泵管或泵体，但仍打捞无效时，应将抓卡式打捞筒提出井口进行检查，发现弹片失灵则要更换后再次打捞，确保弹片能张得开、合得拢、卡得住、能负载。

图7 三爪打捞筒

图8 内嵌式套铣打捞筒

（2）在井径较大或裸眼机井中，泵管或泵体可能倾斜井壁一侧时，可在抓卡式打捞筒底部焊接一个喇叭形导入器，再进行打捞作业。

（3）脱落体或泵管上部有覆盖物时，应先下钻具扫通，再使用抓卡式打捞筒打捞。

4 结束语

通过对井下落物打捞工艺技术措施的探索和研究，针对不同的井下落物及特点，对井下落物的打捞工艺和措施进行优化，采用不同且有较强针对性的打捞工具，提高了井下落物打捞的成功率及修复效率，缩短了井下落物的打捞时间，使故障供水井恢复了正常的供水功能，延长了供水井的使用寿命，达到降本增效的目的，对今后供水井修复技术具有较高的推广价值和实践指导意义。