機(jī)井常見(jiàn)故障與修復(fù)方法探討

1、機(jī)井常見(jiàn)故障與修復(fù)方法探討趙秉恒（平?jīng)鍪兴牡刭|(zhì)工程局，甘肅平?jīng)觯?44000）【摘 要】：本文針對(duì)機(jī)井在長(zhǎng)年使用中經(jīng)常出現(xiàn)的故障或損壞事故，結(jié)合平?jīng)鍪蟹秶鷥?nèi)機(jī)井常見(jiàn)故障的類(lèi)型及發(fā)生原因進(jìn)行了具體分析、梳理和歸納。并針對(duì)機(jī)井故障原因詳細(xì)介紹了修復(fù)方法。同時(shí)，從機(jī)井設(shè)計(jì)重點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)到施工工藝的每項(xiàng)環(huán)節(jié)以及在機(jī)井使用、維修與管理等方面提出了具體意見(jiàn)。【關(guān)鍵詞】：機(jī)井事故 故障類(lèi)型 損壞原因 修復(fù)方法 機(jī)井管理 一、概述機(jī)井工程作為水利設(shè)施的重要組成部分，是農(nóng)作物灌溉的主要設(shè)施之一，關(guān)系當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，成為井灌區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決定因素。目前，全市6縣一區(qū)共有各類(lèi)機(jī)井（19702015年期間）80

2、00多眼，這些機(jī)井，為當(dāng)?shù)睾侠黹_(kāi)發(fā)和綜合利用水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、防旱抗旱和人們?nèi)粘Ｉ畹确矫姘l(fā)揮著重要作用。但在機(jī)井使用過(guò)程中常常出現(xiàn)各種各樣的故障和人為損害事故。僅截止1995年底，由于各種原因報(bào)廢的機(jī)井近5000眼，現(xiàn)真正發(fā)揮效益的不足3000眼，約占機(jī)井總數(shù)的38%；還有相當(dāng)一部分機(jī)井長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，得不到合理修復(fù)和改造而成為“病井”；有的機(jī)井則因?yàn)楣芾硎褂貌簧疲狈S修保養(yǎng)而產(chǎn)生涌砂、淤積、坍塌等，導(dǎo)致出水量逐年減少，成為“干井”。對(duì)此現(xiàn)象應(yīng)引起我們高度重視和深思探討。 二、故障類(lèi)型及原因根據(jù)工作實(shí)踐，機(jī)井在使用管理方面出現(xiàn)的故障及原因，經(jīng)分析、梳理，歸納為以下常見(jiàn)的15種類(lèi)型。1、洗

3、井不徹底機(jī)井鉆孔時(shí)由于泥漿泵排量不足，攜巖屑（巖粉）不徹底，致使部分巖屑和泥皮殘留于孔內(nèi)，下管前沒(méi)有換漿、破壁和刮洗泥皮就下管，使得井內(nèi)泥漿過(guò)稠，殘留在孔壁的巖屑和泥皮堵塞了含水層裂縫和孔隙，從而阻止了地下水進(jìn)入井內(nèi)，影響出水量。2、井管腐蝕腐蝕與結(jié)垢是相互伴生的，腐蝕產(chǎn)生沉淀堆積于縫隙處，堆積物加速了縫隙腐蝕，最終造成濾水管孔隙封閉。（1）ph值偏低，酸度高，對(duì)金屬濾水管腐蝕過(guò)快。（2）地下水中游離的二氧化碳在金屬氧化過(guò)程中起催化作用，游離二氧化碳含量越高，腐蝕性越強(qiáng)。（3）地下水中含有硫化氫和二氧化硫、鐵以及硫酸鹽和有機(jī)酸時(shí)，腐蝕會(huì)加快。（4）地下水礦化度高、含氧量大時(shí)，水中的鐵、鈣、鎂、

4、鋁的氧化物易膠結(jié)，在濾水管周?chē)纬刹煌杆哪z結(jié)塊；地下水中的碳酸氫鈉，當(dāng)壓力減小，二氧化碳逸出轉(zhuǎn)化成碳酸鈣沉淀在過(guò)濾水管表面和水泵吸入口處結(jié)垢而堵塞。3、水泵配套不合理（1）井內(nèi)涌水量未經(jīng)抽水試驗(yàn)提供的參考數(shù)據(jù)而合理配套水泵，盲目采用大泵量水泵強(qiáng)烈抽水，形成井管內(nèi)外壓力差，使井管外砂礫涌入井內(nèi)而損壞。（2）根據(jù)機(jī)井深度、動(dòng)水位和井底沉淀高度來(lái)確定下入水泵的深度。水泵下入靜水位以下過(guò)深（超過(guò)70m），泵超載過(guò)量水壓而損壞電機(jī)球磨石墨盤(pán)和葉輪。（3）水泵電動(dòng)機(jī)深入沉淀層，影響了電機(jī)正常散熱。（4）水泵吸入口低于動(dòng)水位，或高于動(dòng)水位不足1m，水泵吸入空氣減少了出水量。 4、水泵電機(jī)過(guò)熱（1

5、）電壓偏高或偏低，在特定負(fù)載下，若電壓變動(dòng)范圍超過(guò)額定值時(shí)，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過(guò)熱；電源三相電壓不對(duì)稱(chēng)，會(huì)引繞組過(guò)熱。（2）經(jīng)驗(yàn)表明電動(dòng)機(jī)被燒毀的80%以上是由于缺相運(yùn)行造成的，應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)安裝缺相保護(hù)裝置。（3）水泵長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行，使電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。（4）電機(jī)接法錯(cuò)誤，將形誤接成y形，使電動(dòng)機(jī)的溫度迅速升高。  c* t" k# n. ( b4 ! z' t3 s% f  g3 ?- q! g; t, y; , j! q0 l) q7 f" n3 x( " b7 z& k% + _9 a( c9 s& l;

6、 e 5、水泵不上水或出水量不足（1）井內(nèi)動(dòng)水位下降過(guò)低（低于水泵吸入口1m以下）。（2）泵管漏水嚴(yán)重或泵管脫開(kāi)縫隙。（3）管路堵塞。（4）濾水管淤積堵塞。6、泵管脫落、泵頭卡死（1）深井潛水泵脫落事故時(shí)有發(fā)生, 在提下電泵檢修過(guò)程中，操作失誤引起猛拉、猛放，造成泵管脫落、護(hù)繩拉斷，泵體與護(hù)繩掉入井底互相交織被卡死。（2）在水質(zhì)差的機(jī)井中, 深井泵因年久失修 ,造成連接泵管法蘭盤(pán)的螺栓銹蝕嚴(yán)重，最后在抽水的震動(dòng)下斷裂脫落。 7、井內(nèi)涌砂（1）濾水管、縫隙太大不能有效阻砂。（2）礫料規(guī)格不符合要求，井內(nèi)大量涌砂。（3）濾水管對(duì)應(yīng)的含水層透水系數(shù)低，地下水入管流速過(guò)高，帶動(dòng)粉砂涌入。（4）水泵長(zhǎng)期

7、使用出現(xiàn)密封硬化，失去密封功能，高速水流穿透濾水管，造成涌砂。8、井內(nèi)淤積（1）成井后，沒(méi)有建井房、井臺(tái)、加設(shè)井蓋。雨水?dāng)y帶泥砂流入井內(nèi)淤積。（2）長(zhǎng)期抽水，地下水流動(dòng)時(shí)攜帶的泥砂過(guò)多，沉淀在井內(nèi)。（3）井管破裂或含水層井段坍塌，大量碎屑物沉淀。9、濾水管淤積堵塞（1）地下水含砂量過(guò)多，長(zhǎng)時(shí)間沉淀使濾水管淤積掩埋。（2）深井底部的濾水管鈣化堵塞水道，水井在成井后，如長(zhǎng)時(shí)間的閑置，井管深部的濾水管和過(guò)濾層會(huì)被水中的碳酸鈣堵塞。10、地層坍塌超負(fù)荷開(kāi)采，導(dǎo)致井內(nèi)外壓力不平衡，造成含水層井段坍塌。11、水位下降大量無(wú)序地開(kāi)采地下水，使地下水位快速下降，形成“下降漏斗”，從而造成地下水資源枯竭。12、

8、井管破裂（1）地殼水平或垂直變動(dòng)時(shí)，處在這一地段的機(jī)井也會(huì)承受同樣的擠壓力，當(dāng)擠壓力超過(guò)井管的承受力時(shí)，出現(xiàn)斷裂或移位。（2）井管絲扣連接或焊接部位，在地下水的腐蝕、水泵磨損、碰撞井管等原因致使井管破裂，產(chǎn)生涌砂。常見(jiàn)的破裂處是鋼管絲扣連接或焊接部位、變徑部位、泵頭位置以及動(dòng)水位上下位置。一般在下管過(guò)程中，焊接存在隱患時(shí)，隨著重量增加拉應(yīng)力增大，造成井管疲勞破壞，使井管開(kāi)縫或斷裂，同時(shí)焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力容易引起應(yīng)力腐蝕。 （3）井管在運(yùn)輸途中受損已經(jīng)有了裂隙，下入井孔后地層對(duì)套管的擠壓力造成裂隙加劇，同時(shí)，在地下水的長(zhǎng)期浸泡下出現(xiàn)砂眼，井內(nèi)受力后開(kāi)裂。（4）下入井內(nèi)濾水管沒(méi)有按設(shè)計(jì)工藝要求，片面

9、追求大指數(shù)出水量，濾管圓孔總面積過(guò)大，嚴(yán)重降低了管材強(qiáng)度和抗腐蝕性，長(zhǎng)期受力和腐蝕及洗井提拉活塞等導(dǎo)致井管錯(cuò)位、折斷。 13、礫石濾料蓬堵（1）濾料規(guī)格不符合要求，礫石粒徑偏大，投放礫料時(shí)出現(xiàn)架橋、蓬堵現(xiàn)象，使得礫料不能全部投放到過(guò)濾器部位，不能有效阻砂。輕則水量減少，嚴(yán)重則井淤積埋泵管。（2）填礫方法不正確，長(zhǎng)期抽水會(huì)使礫料下沉密實(shí)，在管外與井壁間隙中出現(xiàn)礫石濾料“空白”段，形成空洞，造成井壁坍塌。（3）開(kāi)口孔徑小，井管直徑大，填礫厚度薄。不能形成人工過(guò)濾層，出現(xiàn)渾水或涌砂現(xiàn)象。14、長(zhǎng)期超量抽水引起涌砂長(zhǎng)期強(qiáng)力過(guò)量采水，即大泵量抽水引起動(dòng)水位急劇下降，使井內(nèi)含水層流速超過(guò)了允許(

10、臨界)流速，擾動(dòng)了流砂和粉砂層，從而引起涌砂。 15、井身彎曲，孔徑縮?。?）在成井前對(duì)井斜孔段未處理或處理未達(dá)到要求。井身彎曲，孔徑縮小，使濾水管纏絲和包網(wǎng)脫落。（2）開(kāi)口孔徑不直，斜井偏差太大，給下管帶來(lái)困難，如果強(qiáng)行下管，會(huì)造成井管錯(cuò)口、折斷、濾料回填不均勻，引起井內(nèi)涌砂。（3）井管隨井筒偏斜，泵管和潛水泵無(wú)法到位，如勉強(qiáng)安裝上水泵，也會(huì)出現(xiàn)水泵不好啟動(dòng)，容易損壞等現(xiàn)象。  c* t" k# n. ( b4 ! z' t3 s% f  g3 ?- q! g; t, y; , j! q0 l) q7 f" n3 x( &q

11、uot; b7 z& k% + _9 a( c9 s& l; e 三、機(jī)井修復(fù)方法上述機(jī)井在使用方面出現(xiàn)的故障及原因很多，但主要原因是成井質(zhì)量問(wèn)題。凡機(jī)井出水量少、含砂量高、井管破裂、水質(zhì)變壞以及泥砂淤井，無(wú)一不與成井質(zhì)量有關(guān)。所以要從機(jī)井的規(guī)劃布局、鉆井施工、水泵選擇、成井管理等人手，在成井工藝和提高成井質(zhì)量上下功夫，做到科學(xué)打井，合理用井。1、設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意的幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)（1）開(kāi)口孔徑應(yīng)根據(jù)井管和過(guò)濾層厚度確定。一般孔徑應(yīng)大于井管外徑200mm為宜,以保證過(guò)濾層的厚度。  （2）井型和井管直徑主要根據(jù)抽水設(shè)備類(lèi)型、規(guī)格而定。有時(shí)機(jī)井上部和下部采用不同的口徑,

12、即上大下小,中間用變徑管連接,這樣可以安裝深井泵和較大規(guī)格的水泵,充分發(fā)揮井的作用。 （3）濾水管要選擇有抗壓、抗拉強(qiáng)度和透水性良好的管材。（4）濾水管的規(guī)格及安裝位置主要根據(jù)當(dāng)?shù)睾畬拥臈l件而定。（5）礫石濾料層應(yīng)以天然砂礫篩選成標(biāo)準(zhǔn)粒徑作為填料。根據(jù)含水層的巖性情況,分層填入相應(yīng)的粒徑規(guī)格, 礫料規(guī)格根據(jù)多年來(lái)實(shí)踐認(rèn)為，礫料的直徑就為含水層巖性主要粒徑的810倍較為合適。能較好的起到增加透水性能及攔砂作用。如果含水層較多，應(yīng)按含水層巖性細(xì)的粒徑級(jí)配。（6）填礫高度應(yīng)超過(guò)機(jī)井最上部濾水管的高度510米。 2、提高打井質(zhì)量施工質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)井的使用壽命。因此，要抓住施工這

13、一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。（1）以合理開(kāi)發(fā)和綜合利用水資源、保護(hù)生態(tài)為原則，合理布局，科學(xué)定位。（2）擇優(yōu)選擇施工企業(yè)，對(duì)無(wú)資質(zhì)的施工隊(duì)堅(jiān)決不用。施工中嚴(yán)格規(guī)范操作，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)。（3）按照管井施工工藝流程施工。（詳見(jiàn)下表水源管井施工工藝流程圖）（4）機(jī)井驗(yàn)收時(shí)，使用單位要認(rèn)真做好驗(yàn)收交接工作，對(duì)出水量、含沙量和井孔彎曲度等主要指標(biāo)嚴(yán)格把關(guān)。3、合理配套水泵水泵是機(jī)井配套的主要設(shè)備，許多地方由于對(duì)水泵的配套、安裝、管理及使用不當(dāng)，降低了機(jī)井效率，增加了電耗，縮短了使用壽命。選擇水泵時(shí)，一定要井深與泵揚(yáng)程配套，井深與泵的揚(yáng)程比應(yīng)大于75%，這樣既能保證適量開(kāi)采，正常供水，又能節(jié)約用電。4、舊井改造上世紀(jì)70

14、80年代初，用沖擊錐打成的機(jī)井，井內(nèi)多為混凝土井管，其外徑360mm，內(nèi)徑280mm，這類(lèi)機(jī)井因年久失修或人為損壞，井內(nèi)沉淀和淤積大量泥沙及磚石瓦塊等。對(duì)這類(lèi)機(jī)井的修復(fù)，首先要淘砂清淤，然后采用安裝雙層井管的方法，即在井內(nèi)再下一套外徑比原井管內(nèi)徑小12個(gè)規(guī)格（外徑273mm）的鋼制管插入原井管中。井管長(zhǎng)度，靜水位以上全部安裝井壁管；靜水位以下井段全采用濾水管。再按照井深和井管與井壁間的環(huán)狀間隙計(jì)算出應(yīng)回填的礫石濾料量進(jìn)行填礫。填到距地面1m為止，濾料上面用c15混凝土封閉和井口平臺(tái)的處理。下管填礫及井口封閉后開(kāi)始洗井。洗井的目的是清除鉆孔過(guò)程中堵塞含水層的泥漿，同時(shí)排出濾管周?chē)畬拥募?xì)粒，以

15、疏通地下水入管通道，減少進(jìn)水阻力，以達(dá)到應(yīng)有的出水量。最后下泵進(jìn)行抽水。5、機(jī)井掏沙清淤（1）掏砂管清淤。掏砂管類(lèi)似沖擊鉆機(jī)所配的掏砂筒，一般用現(xiàn)有鋼管制成，直徑應(yīng)根據(jù)井內(nèi)安裝的井管類(lèi)型及規(guī)格（常用的井管有：203mm鑄鐵管、219mm、245mm、273mm、325mm鋼制管和360mm鋼筋混凝土管）確定。長(zhǎng)度1.5-2.0m不等，掏砂管上部聯(lián)接提引環(huán)或鉆桿接頭，底部進(jìn)沙口有活門(mén)（朝里開(kāi)關(guān)的單開(kāi)門(mén)或雙開(kāi)門(mén)）擋砂板，底部端頭鑲焊合金塊，這樣就構(gòu)成掏砂管。水源管井施工工藝流程圖接通臨時(shí)電路、水管施 工 準(zhǔn) 備 查明地下管線(xiàn)測(cè) 量 放 點(diǎn)確 定 井 位平 整 場(chǎng) 地確定結(jié)構(gòu)方案鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)井位鉆 機(jī)

16、就 位調(diào)整水平、垂直度檢查鉆頭直徑配 制 泥 漿鉆 進(jìn) 成 孔確定成井方案探井檢查，丈量深度擴(kuò) 鉆 通 孔刮洗泥皮，排渣換漿檢查井管，編排濾水管井 管 安 裝記錄填礫深度及數(shù)量圍 填 濾 料觀(guān)測(cè)濾料下降及返水情況洗井補(bǔ)填濾料，上部封井水泵安裝，抽水試驗(yàn)水 質(zhì) 分 析資 料 整 編拆卸設(shè)備，清理鉆場(chǎng)竣 工 驗(yàn) 收清淤時(shí)先立好井架，在滑車(chē)上穿上鋼絲繩下放掏砂管，至淤積面時(shí)，提拉掏砂管反復(fù)沖擊淤砂層，沖擊幾次，提出井口。如此反復(fù)操作，直至井底。掏砂清淤之前，應(yīng)先了解井內(nèi)淤積情況。井如內(nèi)有坍塌或有磚石瓦塊，應(yīng)先進(jìn)行打撈，然后再掏砂。（2）泥漿泵與空壓機(jī)聯(lián)合沖洗清淤。對(duì)于深機(jī)井清淤，采用泥漿泵和空壓機(jī)聯(lián)

17、合使用。其操作方法是，在鉆桿下端安裝小鉆頭，把高壓膠管和泥漿泵連接，從鉆桿中送入高壓水流，同時(shí)通過(guò)空壓機(jī)風(fēng)管向孔內(nèi)壓風(fēng)，使淤積物從井口排至泥漿池。清淤至井底處，應(yīng)停止泥漿泵送高壓水，改用拉活塞或噴槍反沖洗，配合空壓機(jī)抽水洗井，以清除過(guò)濾器及含水層中的泥砂。6、水泵不上水或出水量不足（1）更換適合的泵管和重新選泵。（2）提出水泵，清除堵塞水泵吸入口處的雜物；重新更換脫開(kāi)的泵管。（3）檢查上水管路，清除故障。（4）管外注水、管內(nèi)活塞上下提拉，清除濾水管周?chē)亩氯铩?、井管破裂（1）井壁管破裂修補(bǔ)法：先測(cè)好井管斷裂、移位的漏水部位以及破裂的面積、井管內(nèi)徑、水泵外徑等數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，加工一段長(zhǎng)

18、短適宜的套管，套管外徑要小于井管內(nèi)徑，而其內(nèi)徑要大于水泵外徑。在做好套管的外層繞上棕碗，繞好后立即下到井管的破漏部位固定。根據(jù)該井的出水量、井管內(nèi)徑、井下動(dòng)水位等數(shù)據(jù)，選擇相應(yīng)的潛水泵。（2）濾水管破裂修補(bǔ)法：深機(jī)井過(guò)濾器無(wú)論金屬濾水管或鋼筋混凝土條孔濾水管，若損壞以后，修復(fù)很困難。即修好后水量仍然不足，此時(shí)，可采用改變?yōu)V水結(jié)構(gòu)和井型的方法，即：大口徑管井加深成小口徑深井、大口井改建輻射井以及大口井下部再成管井等措施，以增加或恢復(fù)機(jī)井出水量。8、礫石濾料蓬堵（1）采用循環(huán)水填濾料為好。（2）無(wú)論采用哪種方法回填濾料，都要沿井管周?chē)B續(xù)均勻緩慢的填入。（3）回填濾料時(shí)，要提前計(jì)算好用料方量，便于及時(shí)與實(shí)際填料數(shù)量核對(duì)，以此檢查礫料是否到位和密實(shí)。四、機(jī)井管理1、加強(qiáng)機(jī)井管理機(jī)井維護(hù)管理及使用方法正確與否，直接關(guān)系到機(jī)井的使用壽命。因此，要做到建管并重，充分發(fā)揮機(jī)井效益。2、完善管理組織各級(jí)管理組織要制定規(guī)章制度，實(shí)行分級(jí)負(fù)責(zé)制。3、建立健全機(jī)井檔