老舊地?zé)峋ň淳梢暬に嚺c井下成像系統(tǒng)配套施工方案研究

摘要

國(guó)內(nèi)大量投入運(yùn)營(yíng)十年以上的老舊中深層地?zé)峋毡榇嬖诰矠V網(wǎng)堵塞、含水層孔隙淤堵、管柱結(jié)垢、泥沙淤積等問(wèn)題，造成取水流量衰減、回灌通道失效、供暖產(chǎn)能大幅下滑，常規(guī)化學(xué)藥劑洗井、高壓水力沖洗方式盲目性強(qiáng)，無(wú)法精準(zhǔn)定位堵塞位置、堵塞類型，洗井施工效果參差不齊，部分地?zé)峋啻蜗淳笠琅f快速二次堵塞。本文提出井下電視成像系統(tǒng)與通井洗井工藝結(jié)合的可視化成套施工方案，利用高清井下成像設(shè)備下入井筒內(nèi)部，全程直觀觀測(cè)井筒管壁結(jié)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(tài)，依據(jù)成像畫面判定堵塞類型，針對(duì)性選用高壓水力射流清洗、化學(xué)藥劑分段浸泡、機(jī)械磨銑通井差異化施工工藝；施工過(guò)程中實(shí)時(shí)下放成像設(shè)備全程跟進(jìn)監(jiān)測(cè)清洗效果，做到清洗效果可視化驗(yàn)收。結(jié)合華北地區(qū)17口老舊地?zé)峋淳脑旃こ虘?yīng)用案例表明，可視化洗井方案相比傳統(tǒng)盲洗工藝，洗井有效成功率由52.9%提升至94.1%，地?zé)峋∷c回灌能力平均恢復(fù)至投產(chǎn)初期90%以上，二次堵塞周期延長(zhǎng)2～3倍，大幅降低老舊地?zé)峋貜?fù)洗井的運(yùn)維成本。本文從前期成像檢測(cè)、分類施工工藝、施工過(guò)程可視化監(jiān)測(cè)、完工成像驗(yàn)收四個(gè)環(huán)節(jié)介紹成套施工方案，為老舊地?zé)峋L(zhǎng)效化通井洗井改造提供標(biāo)準(zhǔn)化可視化施工工藝。

關(guān)鍵詞：老舊地?zé)峋?；井下成像系統(tǒng)；可視化洗井；井筒堵塞；濾水管疏通；地?zé)峋\(yùn)維改造

1 引言

中深層地?zé)峋L(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，地?zé)崴畠?nèi)部富含碳酸鹽、硫酸鹽礦物質(zhì)以及細(xì)微泥沙顆粒，水流長(zhǎng)期沖刷井筒管柱與濾水管結(jié)構(gòu)，礦物質(zhì)會(huì)不斷析出附著在管壁、濾水孔表面形成硬質(zhì)水垢；含水層內(nèi)部細(xì)微泥沙在地?zé)崴L(zhǎng)期滲流作用下會(huì)不斷向?yàn)V水管外側(cè)堆積，封堵透水孔隙；同時(shí)回灌過(guò)程中帶入的空氣會(huì)滋生微生物黏膜，進(jìn)一步加劇濾水管淤堵。多重堵塞問(wèn)題疊加之后，地?zé)峋∷髁恐鹉晁p，回灌通道堵塞造成采灌失衡，不僅降低地?zé)峁┡到y(tǒng)供熱能力，還會(huì)誘發(fā)儲(chǔ)層地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。

目前行業(yè)老舊地?zé)峋淳蠖嗖捎脗鹘y(tǒng)盲洗模式：運(yùn)維人員依靠地?zé)峋髁?、水位、能耗等外部參?shù)大致判斷井筒發(fā)生堵塞，籠統(tǒng)采用整井投放化學(xué)除垢藥劑或者全井筒高壓水洗。該模式存在諸多弊端：無(wú)法區(qū)分堵塞是管壁硬質(zhì)結(jié)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(jīng)驗(yàn)判斷；對(duì)于局部點(diǎn)位的嚴(yán)重堵塞區(qū)域，大范圍洗井無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)疏通，洗井之后短期內(nèi)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(huì)沖破破損套管，造成井筒坍塌重大施工事故，帶來(lái)地?zé)峋畧?bào)廢的巨額損失。

井下高清成像系統(tǒng)能夠深入井筒千米級(jí)深度，實(shí)時(shí)傳回井筒內(nèi)部高清視頻畫面，直觀呈現(xiàn)井筒內(nèi)部病害問(wèn)題。將井下成像設(shè)備前置用于堵塞病害勘測(cè)、施工中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、完工效果驗(yàn)收，構(gòu)建“先勘測(cè)、精準(zhǔn)施工、過(guò)程監(jiān)控、可視化驗(yàn)收"的全流程可視化洗井工藝，能夠從根本解決傳統(tǒng)盲洗工藝盲目性大、成功率低、施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、易二次堵塞的諸多行業(yè)痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)老舊地?zé)峋咝?、長(zhǎng)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(cè)階段、堵塞類型研判與施工方案定制階段、可視化跟進(jìn)式通井洗井施工階段、完工成像復(fù)測(cè)驗(yàn)收階段。

2.1 井下成像全域病害勘測(cè)階段

施工前期下放耐高溫井下高清成像球機(jī)設(shè)備，搭配自動(dòng)排線絞車平穩(wěn)勻速下放，從井口到井筒濾水管段、含水層取水段進(jìn)行全程連續(xù)視頻錄制，完整記錄井筒管壁腐蝕結(jié)垢位置與厚度、濾水管透水孔堵塞點(diǎn)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(xì)節(jié)。技術(shù)人員回看井下視頻錄像，對(duì)所有堵塞病害進(jìn)行位置標(biāo)記、病害分類，統(tǒng)計(jì)硬質(zhì)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(diǎn)位分布情況，同時(shí)排查井筒套管是否存在破損隱患，規(guī)避后續(xù)洗井施工高壓作業(yè)帶來(lái)的井筒坍塌風(fēng)險(xiǎn)。成像設(shè)備配套深度定位功能，每一處堵塞病害都可以精準(zhǔn)標(biāo)注井下深度數(shù)值，為定點(diǎn)精準(zhǔn)施工提供位置依據(jù)。

2.2 堵塞類型研判與定制施工方案

根據(jù)井下成像勘測(cè)結(jié)果針對(duì)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(zhì)結(jié)垢：采用分段下放投放除垢化學(xué)藥劑，針對(duì)結(jié)垢嚴(yán)重井段進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間浸泡軟化，避免整井藥劑浪費(fèi)腐蝕完好管段；

2. 濾水管外部泥沙淤堵：采用高壓可轉(zhuǎn)向水力射流裝置，精準(zhǔn)抵達(dá)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(lián)合水力震蕩工藝，震蕩疏通深部含水層堵塞孔隙，恢復(fù)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(diǎn)浸泡消除濾水管表層生物膜堵塞。

若成像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)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(xué)藥劑低速浸泡清洗，防止高壓水流沖破套管造成井筒報(bào)廢。

2.3 可視化跟進(jìn)式洗井施工階段

在通井洗井施工過(guò)程中，間斷式下放井下成像設(shè)備，抵達(dá)施工井段實(shí)時(shí)觀測(cè)清洗疏通效果。比如高壓射流清洗濾水管時(shí)，通過(guò)成像視頻觀察透水孔水垢、泥沙是否逐步脫落，根據(jù)畫面實(shí)時(shí)調(diào)整高壓水壓、射流角度與施工時(shí)長(zhǎng)；化學(xué)藥劑浸泡過(guò)程中，定時(shí)下入成像設(shè)備查看水垢軟化剝離狀態(tài)，達(dá)到清洗效果即可停止浸泡，避免藥劑過(guò)度腐蝕井筒管材。全程可視化跟進(jìn)施工，讓施工人員實(shí)時(shí)掌握疏通進(jìn)度，動(dòng)態(tài)調(diào)整施工參數(shù)，杜絕經(jīng)驗(yàn)式施工帶來(lái)的清洗不足或者過(guò)度施工問(wèn)題。

2.4 完工成像復(fù)測(cè)驗(yàn)收階段

洗井施工全部結(jié)束后，再次下放井下成像設(shè)備對(duì)全井筒進(jìn)行第二次全域視頻掃描復(fù)測(cè)，對(duì)比施工前后同井段成像畫面，直觀驗(yàn)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(duì)比驗(yàn)收檔案；同時(shí)結(jié)合井口流量、動(dòng)水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，量化驗(yàn)證地?zé)峋∷?、回灌能力恢?fù)效果，成像視頻+運(yùn)行參數(shù)雙重驗(yàn)收，判定洗井工程是否達(dá)標(biāo)，形成完整的施工驗(yàn)收臺(tái)賬歸檔留存，作為地?zé)峋笃谶\(yùn)維參考依據(jù)。

3 工程應(yīng)用案例效果分析

選取華北供暖區(qū)域17口投產(chǎn)年限10～18年的老舊地?zé)峋_展可視化洗井工藝試點(diǎn)改造。改造前所有地?zé)峋?jīng)歷過(guò)至少1次傳統(tǒng)盲洗洗井作業(yè)，洗井后平均6～10個(gè)月便出現(xiàn)二次堵塞，取水流量衰減明顯，回灌量嚴(yán)重不足。

采用井下成像可視化成套洗井方案施工后，通過(guò)成像驗(yàn)收視頻判定：16口地?zé)峋步Y(jié)垢、濾水管堵塞病害疏通，井筒套管完好無(wú)損傷，洗井施工成功率達(dá)到94.1%；僅1口井因深部含水層大面積壓實(shí)堵塞，無(wú)法通過(guò)常規(guī)洗井工藝恢復(fù)產(chǎn)能，后續(xù)制定含水層增透改造方案。經(jīng)過(guò)為期兩年的后期運(yùn)維跟蹤，完成有效疏通的16口地?zé)峋∷⒒毓嗄芰謴?fù)至投產(chǎn)初期90%以上，二次堵塞周期延長(zhǎng)至3年以上，大幅度減少重復(fù)洗井施工頻次，單井年均運(yùn)維疏通成本降低65%。傳統(tǒng)盲洗模式下17口井僅9口達(dá)到有效疏通效果，成功率僅52.9%，且二次堵塞速度快、運(yùn)維成本居高不下。兩種施工工藝實(shí)測(cè)結(jié)果充分驗(yàn)證了可視化洗井方案的好處。

除此之外，成像勘測(cè)環(huán)節(jié)提前發(fā)現(xiàn)2口地?zé)峋坠芫植科茡p，及時(shí)規(guī)避了高壓洗井導(dǎo)致井筒坍塌報(bào)廢的重大施工風(fēng)險(xiǎn)，避免了數(shù)百萬(wàn)元的地?zé)峋畧?bào)廢經(jīng)濟(jì)損失，體現(xiàn)出可視化勘測(cè)在施工安全層面的重要價(jià)值。

4 工藝優(yōu)化與配套運(yùn)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(shí)現(xiàn)“觀測(cè)+清洗"一體化設(shè)備，一次下入井筒即可邊觀測(cè)邊定點(diǎn)清洗，減少設(shè)備反復(fù)起下鉆的施工時(shí)長(zhǎng)，提升施工效率；第二，建立地?zé)峋芷诔上駲n案，每一次洗井都留存井筒成像視頻，縱向?qū)Ρ葰v年井筒結(jié)垢、堵塞發(fā)展規(guī)律，預(yù)判堵塞周期，提前開展預(yù)防性清洗，避免堵塞嚴(yán)重之后再開展大修洗井；第三，洗井完成后優(yōu)化地?zé)峋粘＿\(yùn)維制度，在回灌管路增設(shè)精密過(guò)濾裝置，減少泥沙、雜質(zhì)、空氣進(jìn)入井筒與含水層，從源頭延緩井筒堵塞速度，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效運(yùn)維。

5 結(jié)論

針對(duì)老舊地?zé)峋畟鹘y(tǒng)盲洗洗井工藝盲目性強(qiáng)、疏通成功率低、施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、井筒易二次堵塞的行業(yè)痛點(diǎn)，將耐高溫井下成像系統(tǒng)貫穿于洗井前期勘測(cè)、施工過(guò)程監(jiān)測(cè)、完工驗(yàn)收全流程，形成可視化標(biāo)準(zhǔn)化通井洗井成套施工工藝。依靠井下高清成像精準(zhǔn)定位井筒堵塞位置、區(qū)分堵塞病害類型，結(jié)合井筒套管結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)定制差異化疏通施工方案，施工過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控清洗進(jìn)度，完工后采用成像視頻結(jié)合井口運(yùn)行參數(shù)雙重驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)洗井施工由經(jīng)驗(yàn)化盲施工轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬珳?zhǔn)施工。

工程試點(diǎn)應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，該可視化洗井工藝大幅提升老舊地?zé)峋柰ǔ晒β?，有效延長(zhǎng)地?zé)峋味氯芷?，降低長(zhǎng)期運(yùn)維疏通成本，同時(shí)能夠提前識(shí)別套管破損等井筒重大隱患，規(guī)避洗井過(guò)程中井筒坍塌報(bào)廢的施工風(fēng)險(xiǎn)。井下成像可視化洗井方案可作為國(guó)內(nèi)老舊地?zé)峋\(yùn)維改造的標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝廣泛推廣，配合地?zé)峋鄥?shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建“常態(tài)化監(jiān)測(cè)預(yù)判堵塞風(fēng)險(xiǎn)+井下可視化精準(zhǔn)洗井疏通"的老舊地?zé)峋L(zhǎng)效運(yùn)維體系，保障老舊地?zé)峋L(zhǎng)期穩(wěn)定取水供暖與采灌平衡，延長(zhǎng)地?zé)峋w服役壽命，助力存量地?zé)峋Y源高效可持續(xù)利用。

老舊地?zé)峋ň淳梢暬に嚺c井下成像系統(tǒng)配套施工方案研究 關(guān)鍵詞

核心主題詞

老舊地?zé)峋?，地?zé)峋淳責(zé)峋ňに?，井下成像系統(tǒng)，可視化施工，配套施工方案

故障與病害類

地?zé)峋氯?，濾水管堵塞，結(jié)垢堵塞，泥沙淤積，含水層堵塞，回灌衰減，井內(nèi)結(jié)垢，套管破損，濾水管腐蝕，井內(nèi)雜物，地?zé)峋a(chǎn)能下降

井下成像設(shè)備類

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

工藝技術(shù)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(xué)洗井，物理洗井，洗井前后對(duì)比檢測(cè)，井下工況判識(shí)，病害定位，井內(nèi)缺陷識(shí)別

工程應(yīng)用參數(shù)

地?zé)峋畽z修，地?zé)峋\(yùn)維，存量地?zé)峋脑?，地?zé)峋迯?fù)，濾水管修復(fù)，洗井效果評(píng)價(jià)，成井質(zhì)量評(píng)估，井內(nèi)狀態(tài)研判，施工全過(guò)程可視化

研究與方案類

施工工藝研究，配套施工方案，現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，施工流程優(yōu)化，病害成因分析，施工風(fēng)險(xiǎn)防控，洗井效果驗(yàn)證，工程案例

行業(yè)相關(guān)

中深層地?zé)?，地?zé)峁┡?，地?zé)豳Y源開發(fā)，地?zé)峋\(yùn)維檢修，地?zé)峄毓?/strong>

老舊地?zé)峋?地?zé)峋淳?通井工藝,井下成像系統(tǒng),可視化施工,地?zé)峋氯?濾水管結(jié)垢,泥沙淤積,回灌衰減,井下電視,鉆孔電視,可視化洗井,物理洗井,化學(xué)洗井,地?zé)峋迯?fù),存量地?zé)峋脑?病害定位,洗井效果評(píng)價(jià),配套施工方案,地?zé)峋\(yùn)維