電纜式井下成像系統在中深層水源熱泵地熱換熱井運維當中的應用研究

摘要

中深層水源熱泵地熱換熱井長期開展地下水開采?回灌循環作業，井筒極易出現泥沙淤積、濾網堵塞、無機鹽結垢、套管破損、回灌通道堵塞等故障，直接造成地熱井換熱效率下降、回灌受阻。電纜式單攝像頭測井成像系統可實現井下畫面地面實時傳輸，實時排查井筒堵塞缺陷。本文介紹電纜式測井設備硬件參數、實時成像工作原理；分析地熱換熱井常見井筒故障；探究電纜式設備在800?1000m深層地熱井洗井前后對比、堵塞深度定位、結垢檢測、廢棄地熱井封堵驗收的整套作業流程；對比自存儲式設備在地熱井場景優缺點；提出地熱井高礦化度水質環境下設備防腐優化方案，為中深層地熱井常態化運維提供可視化技術手段。

關鍵詞：中深層水源熱泵；地熱換熱井；電纜式井下成像系統；井筒堵塞排查；地熱井洗井運維；回灌通道堵塞；井筒結垢檢測；1000m地熱井；套管完整性監測

0 引言

國內中深層水源熱泵地熱資源開發規模持續擴大，地熱換熱井深度大多處于400?1000m，地下水礦化度高、鈣鎂離子含量高，長期開采回灌極易產生無機鹽結垢、泥沙淤積、篩管濾網堵塞，造成回灌困難、換熱能效大幅降低；部分地熱井套管腐蝕破損出現地下水串層污染。地熱井運維需要精準找到堵塞、結垢深度位置，指導通井、洗井、化學除垢作業。電纜式井下成像系統實時查看井下實況，適合地熱井常態化運維巡檢。

1 電纜式單攝像頭測井系統硬件及工作原理

探頭本體Φ68mm，1080P高清CMOS攝像頭，耐壓70MPa，耐溫?20~175℃，17?4PH不銹鋼外殼適配地熱高溫高礦化度地下水；依靠耐高溫屏蔽測井電纜連接地面主機，地面供電、井下影像實時上傳；選配深度傳感器實時鎖定缺陷深度；自帶可調亮度井下補光燈，照亮黑暗井筒；支持H.265高清視頻壓縮存儲。

2 中深層地熱換熱井主要井筒故障類型

第一，泥沙淤積堵塞：回灌泥沙沉積于井筒底部；第二，無機鹽結垢堵塞：鈣鎂離子析出附著井筒內壁、濾網；第三，篩管濾網破損堵塞；第四，套管腐蝕、裂縫、破損，地下水串層；第五，回灌通道淤堵，回灌水量下降；第六，洗井之后雜物殘留井筒。

3 電纜式測井系統地熱井整套運維作業流程

第一，前期地熱井停泵，下放探頭通過電纜進入換熱井井筒；第二，地面實時觀看井筒內壁畫面，下放過程實時排查結垢、泥沙、濾網堵塞位置；第三，記錄堵塞對應的深度數值；第四，根據成像結果制定洗井、高壓水射流除垢、氣囊泵清淤方案；第五，洗井作業完成之后再次下放探頭復檢，對比堵塞清理效果；第六，長期周期性巡檢監測井筒結垢生長速度。

4 電纜式與自存儲式設備地熱井場景優缺點對比

電纜式優勢：地熱井運維需要多次反復巡檢、洗井前后對比，實時成像隨時查看井下動態；地面持續供電，不受電池續航限制，適合高頻次巡檢；淺層?中層地熱井電纜下放便捷。

電纜式短板：800?1000m深層地熱井長線電纜存在信號衰減、高溫地下水腐蝕電纜外皮。

自存儲式優勢：深層地熱井無線纜束縛，下放便捷；缺點是無法實時預覽，洗井復檢需要反復起下探頭，效率低下。

因此400m以內淺層地熱井優先電纜式；800?1000m深層地熱勘查選用自存儲式；日常運維巡檢優先電纜式設備。

5 地熱井高礦化度環境設備優化措施

地熱地下水礦化度高、腐蝕性強，測井電纜選用耐鹽腐蝕氟橡膠外皮；探頭外殼定期拋光防腐；加裝井下水質傳感器同步監測地下水溫度、電導率；探頭加裝自清潔探頭鏡頭防結垢涂層。

6 結論

電纜式單攝像頭井下成像系統憑借實時可視化、持續供電、便捷操控的優勢，適配中深層地熱換熱井常態化堵塞排查、洗井復檢、套管完整性監測；深層地熱勘查工況搭配自存儲式設備，構建地熱井全生命周期可視化運維體系，保障水源熱泵地熱井長期高效穩定運行。

本篇細分關鍵詞：中深層水源熱泵，地熱換熱井，電纜式井下成像系統，井筒堵塞排查，地熱井洗井運維，回灌通道堵塞，井筒結垢檢測，1000m地熱井，套管完整性監測，高礦化度地下水，地熱井通井洗井，水源熱泵運維