老舊地熱井通井洗井可視化工藝與井下成像系統配套施工方案研究

摘要

國內大量投入運營十年以上的老舊中深層地熱井普遍存在井筒濾網堵塞、含水層孔隙淤堵、管柱結垢、泥沙淤積等問題，造成取水流量衰減、回灌通道失效、供暖產能大幅下滑，常規化學藥劑洗井、高壓水力沖洗方式盲目性強，無法精準定位堵塞位置、堵塞類型，洗井施工效果參差不齊，部分地熱井多次洗井后依舊快速二次堵塞。本文提出井下電視成像系統與通井洗井工藝結合的可視化成套施工方案，利用高清井下成像設備下入井筒內部，全程直觀觀測井筒管壁結垢、濾水管淤堵、泥沙堆積、含水層通道堵塞具體位置與堵塞形態，依據成像畫面判定堵塞類型，針對性選用高壓水力射流清洗、化學藥劑分段浸泡、機械磨銑通井差異化施工工藝；施工過程中實時下放成像設備全程跟進監測清洗效果，做到清洗效果可視化驗收。結合華北地區17口老舊地熱井洗井改造工程應用案例表明，可視化洗井方案相比傳統盲洗工藝，洗井有效成功率由52.9%提升至94.1%，地熱井取水與回灌能力平均恢復至投產初期90%以上，二次堵塞周期延長2～3倍，大幅降低老舊地熱井重復洗井的運維成本。本文從前期成像檢測、分類施工工藝、施工過程可視化監測、完工成像驗收四個環節介紹成套施工方案，為老舊地熱井長效化通井洗井改造提供標準化可視化施工工藝。

關鍵詞：老舊地熱井；井下成像系統；可視化洗井；井筒堵塞；濾水管疏通；地熱井運維改造

1 引言

中深層地熱井長期運行過程中，地熱水內部富含碳酸鹽、硫酸鹽礦物質以及細微泥沙顆粒，水流長期沖刷井筒管柱與濾水管結構，礦物質會不斷析出附著在管壁、濾水孔表面形成硬質水垢；含水層內部細微泥沙在地熱水長期滲流作用下會不斷向濾水管外側堆積，封堵透水孔隙；同時回灌過程中帶入的空氣會滋生微生物黏膜，進一步加劇濾水管淤堵。多重堵塞問題疊加之后，地熱井取水流量逐年衰減，回灌通道堵塞造成采灌失衡，不僅降低地熱供暖系統供熱能力，還會誘發儲層地質風險。

目前行業老舊地熱井洗井大多采用傳統盲洗模式：運維人員依靠地熱井流量、水位、能耗等外部參數大致判斷井筒發生堵塞，籠統采用整井投放化學除垢藥劑或者全井筒高壓水洗。該模式存在諸多弊端：無法區分堵塞是管壁硬質結垢、濾水管外部泥沙淤堵還是含水層深部孔隙堵塞，藥劑配比、沖洗壓力、施工位置均依靠經驗判斷；對于局部點位的嚴重堵塞區域，大范圍洗井無法實現精準疏通，洗井之后短期內再次淤堵；部分井筒存在套管破損、管柱變形缺陷，盲洗的高壓水流會沖破破損套管，造成井筒坍塌重大施工事故，帶來地熱井報廢的巨額損失。

井下高清成像系統能夠深入井筒千米級深度，實時傳回井筒內部高清視頻畫面，直觀呈現井筒內部病害問題。將井下成像設備前置用于堵塞病害勘測、施工中實時監測、完工效果驗收，構建“先勘測、精準施工、過程監控、可視化驗收"的全流程可視化洗井工藝，能夠從根本解決傳統盲洗工藝盲目性大、成功率低、施工安全風險高、易二次堵塞的諸多行業痛點，實現老舊地熱井高效、長效疏通改造。

2 可視化通井洗井成套工藝流程

整套施工方案分為四大核心階段：井下成像井筒全域病害勘測階段、堵塞類型研判與施工方案定制階段、可視化跟進式通井洗井施工階段、完工成像復測驗收階段。

2.1 井下成像全域病害勘測階段

施工前期下放耐高溫井下高清成像球機設備，搭配自動排線絞車平穩勻速下放，從井口到井筒濾水管段、含水層取水段進行全程連續視頻錄制，完整記錄井筒管壁腐蝕結垢位置與厚度、濾水管透水孔堵塞點位、井筒底部泥沙淤積高度、套管變形破損、管柱接縫滲漏等各類病害細節。技術人員回看井下視頻錄像，對所有堵塞病害進行位置標記、病害分類，統計硬質水垢堵塞、泥沙外部淤堵、深部含水層堵塞、微生物黏膜堵塞四大類堵塞點位分布情況，同時排查井筒套管是否存在破損隱患，規避后續洗井施工高壓作業帶來的井筒坍塌風險。成像設備配套深度定位功能，每一處堵塞病害都可以精準標注井下深度數值，為定點精準施工提供位置依據。

2.2 堵塞類型研判與定制施工方案

根據井下成像勘測結果針對不同堵塞類型匹配差異化施工工藝：

1. 井筒管壁大面積碳酸鹽硬質結垢：采用分段下放投放除垢化學藥劑，針對結垢嚴重井段進行長時間浸泡軟化，避免整井藥劑浪費腐蝕完好管段；

2. 濾水管外部泥沙淤堵：采用高壓可轉向水力射流裝置，精準抵達濾水管淤堵深度位置，定向高壓沖開外部泥沙堆積層，疏通濾水透水孔；

3. 含水層深部孔隙淤堵：采用氣舉聯合水力震蕩工藝，震蕩疏通深部含水層堵塞孔隙，恢復地層水體滲流能力；

4. 微生物黏膜堵塞：投放專用生物殺菌除黏膜藥劑，定點浸泡消除濾水管表層生物膜堵塞。

若成像檢測發現套管存在破損變形病害，則放棄高壓沖洗工藝，改用溫和化學藥劑低速浸泡清洗，防止高壓水流沖破套管造成井筒報廢。

2.3 可視化跟進式洗井施工階段

在通井洗井施工過程中，間斷式下放井下成像設備，抵達施工井段實時觀測清洗疏通效果。比如高壓射流清洗濾水管時，通過成像視頻觀察透水孔水垢、泥沙是否逐步脫落，根據畫面實時調整高壓水壓、射流角度與施工時長；化學藥劑浸泡過程中，定時下入成像設備查看水垢軟化剝離狀態，達到清洗效果即可停止浸泡，避免藥劑過度腐蝕井筒管材。全程可視化跟進施工，讓施工人員實時掌握疏通進度，動態調整施工參數，杜絕經驗式施工帶來的清洗不足或者過度施工問題。

2.4 完工成像復測驗收階段

洗井施工全部結束后，再次下放井下成像設備對全井筒進行第二次全域視頻掃描復測，對比施工前后同井段成像畫面，直觀驗證管壁水垢剝離、濾水管透水孔疏通、井底泥沙清理效果，形成施工前后成像視頻對比驗收檔案；同時結合井口流量、動水位監測數據，量化驗證地熱井取水、回灌能力恢復效果，成像視頻+運行參數雙重驗收，判定洗井工程是否達標，形成完整的施工驗收臺賬歸檔留存，作為地熱井后期運維參考依據。

3 工程應用案例效果分析

選取華北供暖區域17口投產年限10～18年的老舊地熱井開展可視化洗井工藝試點改造。改造前所有地熱井均經歷過至少1次傳統盲洗洗井作業，洗井后平均6～10個月便出現二次堵塞，取水流量衰減明顯，回灌量嚴重不足。

采用井下成像可視化成套洗井方案施工后，通過成像驗收視頻判定：16口地熱井井筒結垢、濾水管堵塞病害疏通，井筒套管完好無損傷，洗井施工成功率達到94.1%；僅1口井因深部含水層大面積壓實堵塞，無法通過常規洗井工藝恢復產能，后續制定含水層增透改造方案。經過為期兩年的后期運維跟蹤，完成有效疏通的16口地熱井取水、回灌能力恢復至投產初期90%以上，二次堵塞周期延長至3年以上，大幅度減少重復洗井施工頻次，單井年均運維疏通成本降低65%。傳統盲洗模式下17口井僅9口達到有效疏通效果，成功率僅52.9%，且二次堵塞速度快、運維成本居高不下。兩種施工工藝實測結果充分驗證了可視化洗井方案的好處。

除此之外，成像勘測環節提前發現2口地熱井套管局部破損，及時規避了高壓洗井導致井筒坍塌報廢的重大施工風險，避免了數百萬元的地熱井報廢經濟損失，體現出可視化勘測在施工安全層面的重要價值。

4 工藝優化與配套運維建議

第一，可將井下成像探頭與小型高壓射流噴頭一體化集成，實現“觀測+清洗"一體化設備，一次下入井筒即可邊觀測邊定點清洗，減少設備反復起下鉆的施工時長，提升施工效率；第二，建立地熱井全生命周期成像檔案，每一次洗井都留存井筒成像視頻，縱向對比歷年井筒結垢、堵塞發展規律，預判堵塞周期，提前開展預防性清洗，避免堵塞嚴重之后再開展大修洗井；第三，洗井完成后優化地熱井日常運維制度，在回灌管路增設精密過濾裝置，減少泥沙、雜質、空氣進入井筒與含水層，從源頭延緩井筒堵塞速度，實現長效運維。

5 結論

針對老舊地熱井傳統盲洗洗井工藝盲目性強、疏通成功率低、施工安全風險高、井筒易二次堵塞的行業痛點，將耐高溫井下成像系統貫穿于洗井前期勘測、施工過程監測、完工驗收全流程，形成可視化標準化通井洗井成套施工工藝。依靠井下高清成像精準定位井筒堵塞位置、區分堵塞病害類型，結合井筒套管結構安全狀態定制差異化疏通施工方案，施工過程動態監控清洗進度，完工后采用成像視頻結合井口運行參數雙重驗收，實現洗井施工由經驗化盲施工轉變為可視化精準施工。

工程試點應用數據表明，該可視化洗井工藝大幅提升老舊地熱井疏通成功率，有效延長地熱井二次堵塞周期，降低長期運維疏通成本，同時能夠提前識別套管破損等井筒重大隱患，規避洗井過程中井筒坍塌報廢的施工風險。井下成像可視化洗井方案可作為國內老舊地熱井運維改造的標準化施工工藝廣泛推廣，配合地熱井多參數在線監測系統，構建“常態化監測預判堵塞風險+井下可視化精準洗井疏通"的老舊地熱井長效運維體系，保障老舊地熱井長期穩定取水供暖與采灌平衡，延長地熱井整體服役壽命，助力存量地熱井資源高效可持續利用。

老舊地熱井通井洗井可視化工藝與井下成像系統配套施工方案研究 關鍵詞

核心主題詞

老舊地熱井，地熱井洗井，地熱井通井工藝，井下成像系統，可視化施工，配套施工方案

故障與病害類

地熱井堵塞，濾水管堵塞，結垢堵塞，泥沙淤積，含水層堵塞，回灌衰減，井內結垢，套管破損，濾水管腐蝕，井內雜物，地熱井產能下降

井下成像設備類

井下電視，鉆孔電視，井下攝像系統，深井成像探頭，井下全景成像，井下內窺檢測，井下成像絞車，井下成像電纜，井內圖像采集

工藝技術類

可視化洗井，可視化通井，洗井工藝，通井施工，高壓水射流洗井，氣舉洗井，活塞洗井，化學洗井，物理洗井，洗井前后對比檢測，井下工況判識，病害定位，井內缺陷識別

工程應用參數

地熱井檢修，地熱井運維，存量地熱井改造，地熱井修復，濾水管修復，洗井效果評價，成井質量評估，井內狀態研判，施工全過程可視化

研究與方案類

施工工藝研究，配套施工方案，現場施工工藝，施工流程優化，病害成因分析，施工風險防控，洗井效果驗證，工程案例

行業相關

中深層地熱，地熱供暖，地熱資源開發，地熱井運維檢修，地熱回灌

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