电缆式井下成像系统在中深层水源热泵地热换热井运维当中的应用研究

电缆式井下成像系统在中深层水源热泵地热换热井运维当中的应用研究

摘要

中深层水源热泵地热换热井长期开展地下水开采‑回灌循环作业，井筒极易出现泥沙淤积、滤网堵塞、无机盐结垢、套管破损、回灌通道堵塞等故障，直接造成地热井换热效率下降、回灌受阻。电缆式单摄像头测井成像系统可实现井下画面地面实时传输，实时排查井筒堵塞缺陷。本文介绍电缆式测井设备硬件参数、实时成像工作原理；分析地热换热井常见井筒故障；探究电缆式设备在800‑1000m深层地热井洗井前后对比、堵塞深度定位、结垢检测、废弃地热井封堵验收的整套作业流程；对比自存储式设备在地热井场景优缺点；提出地热井高矿化度水质环境下设备防腐优化方案，为中深层地热井常态化运维提供可视化技术手段。

关键词：中深层水源热泵；地热换热井；电缆式井下成像系统；井筒堵塞排查；地热井洗井运维；回灌通道堵塞；井筒结垢检测；1000m地热井；套管完整性监测

0 引言

国内中深层水源热泵地热资源开发规模持续扩大，地热换热井深度大多处于400‑1000m，地下水矿化度高、钙镁离子含量高，长期开采回灌极易产生无机盐结垢、泥沙淤积、筛管滤网堵塞，造成回灌困难、换热能效大幅降低；部分地热井套管腐蚀破损出现地下水串层污染。地热井运维需要精准找到堵塞、结垢深度位置，指导通井、洗井、化学除垢作业。电缆式井下成像系统实时查看井下实况，适合地热井常态化运维巡检。

1 电缆式单摄像头测井系统硬件及工作原理

探头本体Φ68mm，1080P高清CMOS摄像头，耐压70MPa，耐温‑20~175℃，17‑4PH不锈钢外壳适配地热高温高矿化度地下水；依靠耐高温屏蔽测井电缆连接地面主机，地面供电、井下影像实时上传；选配深度传感器实时锁定缺陷深度；自带可调亮度井下补光灯，照亮黑暗井筒；支持H.265高清视频压缩存储。

2 中深层地热换热井主要井筒故障类型

第一，泥沙淤积堵塞：回灌泥沙沉积于井筒底部；第二，无机盐结垢堵塞：钙镁离子析出附着井筒内壁、滤网；第三，筛管滤网破损堵塞；第四，套管腐蚀、裂缝、破损，地下水串层；第五，回灌通道淤堵，回灌水量下降；第六，洗井之后杂物残留井筒。

3 电缆式测井系统地热井整套运维作业流程

第一，前期地热井停泵，下放探头通过电缆进入换热井井筒；第二，地面实时观看井筒内壁画面，下放过程实时排查结垢、泥沙、滤网堵塞位置；第三，记录堵塞对应的深度数值；第四，根据成像结果制定洗井、高压水射流除垢、气囊泵清淤方案；第五，洗井作业完成之后再次下放探头复检，对比堵塞清理效果；第六，长期周期性巡检监测井筒结垢生长速度。

4 电缆式与自存储式设备地热井场景优缺点对比

电缆式优势：地热井运维需要多次反复巡检、洗井前后对比，实时成像随时查看井下动态；地面持续供电，不受电池续航限制，适合高频次巡检；浅层‑中层地热井电缆下放便捷。

电缆式短板：800‑1000m深层地热井长线电缆存在信号衰减、高温地下水腐蚀电缆外皮。

自存储式优势：深层地热井无线缆束缚，下放便捷；缺点是无法实时预览，洗井复检需要反复起下探头，效率低下。

因此400m以内浅层地热井优先电缆式；800‑1000m深层地热勘查选用自存储式；日常运维巡检优先电缆式设备。

5 地热井高矿化度环境设备优化措施

地热地下水矿化度高、腐蚀性强，测井电缆选用耐盐腐蚀氟橡胶外皮；探头外壳定期抛光防腐；加装井下水质传感器同步监测地下水温度、电导率；探头加装自清洁探头镜头防结垢涂层。

6 结论

电缆式单摄像头井下成像系统凭借实时可视化、持续供电、便捷操控的优势，适配中深层地热换热井常态化堵塞排查、洗井复检、套管完整性监测；深层地热勘查工况搭配自存储式设备，构建地热井全生命周期可视化运维体系，保障水源热泵地热井长期高效稳定运行。

本篇细分关键词：中深层水源热泵，地热换热井，电缆式井下成像系统，井筒堵塞排查，地热井洗井运维，回灌通道堵塞，井筒结垢检测，1000m地热井，套管完整性监测，高矿化度地下水，地热井通井洗井，水源热泵运维