摘要

中深層溫泉地熱井長期處于高溫、高礦化度、高水壓復雜工況下，井筒易出現(xiàn)套管腐蝕、管壁結(jié)垢、裂隙脫空、縮徑錯位等隱蔽病害，傳統(tǒng)人工試壓、井口觀測、流量核驗等檢測方式存在盲區(qū)大、精度低、無法直觀溯源病害位置的問題。本文引入井下可視化檢測技術(shù)，通過耐高溫井下攝像設(shè)備、高清圖像采集與井下姿態(tài)定位技術(shù)，實現(xiàn)地熱井井筒內(nèi)部全斷面、全覆蓋可視化排查。結(jié)合多地溫泉地熱井工程實測數(shù)據(jù)，梳理井筒典型病害特征、分布規(guī)律與誘發(fā)機制，驗證可視化檢測技術(shù)在隱蔽病害定位、病害等級判定、隱患提前排查方面的工程優(yōu)勢。研究結(jié)果表明，井下可視化檢測可精準識別傳統(tǒng)檢測無法發(fā)現(xiàn)的微小腐蝕、局部結(jié)垢、套管接縫滲漏等隱患，為地熱井運維修復、延壽改造、安全運行管控提供直觀、可靠的技術(shù)依據(jù)，適用于各類康養(yǎng)地熱井、中深層取熱井的常態(tài)化檢測工作。

關(guān)鍵詞

地熱井；井筒病害；可視化檢測；套管損傷；地熱運維

一、引言

地熱資源作為清潔可再生能源，廣泛應(yīng)用于溫泉康養(yǎng)、建筑供暖、農(nóng)業(yè)恒溫種植等領(lǐng)域。地熱井是地熱資源開發(fā)的核心構(gòu)筑物，長期運行過程中受高溫熱應(yīng)力、地下水酸堿腐蝕、長期水流沖刷、地層沉降擠壓等多重因素影響，井筒結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生各類病害。井筒病害具有隱蔽性、漸進性、累積性特點，初期無明顯井口異常，一旦爆發(fā)易出現(xiàn)水量衰減、水溫下降、滲漏串層、井筒報廢等重大問題。

傳統(tǒng)地熱井檢測以間接參數(shù)監(jiān)測為主，通過水溫、水量、壓力變化推測井筒狀態(tài)，無法直觀判定病害位置與病害程度，存在滯后性與誤判性。井下可視化檢測技術(shù)可直接獲取井筒內(nèi)部高清圖像，實現(xiàn)病害可視化、精準化、量化排查，彌補傳統(tǒng)檢測技術(shù)短板，現(xiàn)已成為地熱井精細化運維的核心技術(shù)手段。

二、地熱井井筒典型病害類型及危害

2.1 套管腐蝕病害

地熱地下水礦化度高、含有氯離子、硫酸鹽等腐蝕性介質(zhì)，長期接觸金屬套管會造成內(nèi)壁均勻腐蝕、點蝕、坑蝕，降低套管壁厚與結(jié)構(gòu)強度，嚴重時引發(fā)套管破損、漏水串層。

2.2 井筒結(jié)垢堵塞病害

水中碳酸鈣、硅酸根離子長期析出，在套管內(nèi)壁、濾水管位置形成硬質(zhì)水垢，縮小通水截面積，導致出水量逐年衰減、地熱換熱效率下降，是地熱井低效運行的主要誘因。

2.3 套管錯位與裂隙脫空

地層不均勻沉降、長期抽水擾動、鉆井施工遺留缺陷，易造成套管接縫錯位、井筒裂隙、井壁脫空，引發(fā)地下水滲漏、地層泥沙涌入，造成濾水管堵塞、井筒淤積。

2.4 傳統(tǒng)檢測技術(shù)局限性

傳統(tǒng)壓力試壓、流量監(jiān)測、水溫監(jiān)測僅能反映整體運行狀態(tài)，無法定位局部病害；人工下井檢測風險高、高溫環(huán)境無法作業(yè)，難以滿足中深層地熱井檢測需求。

三、井下可視化檢測技術(shù)原理與系統(tǒng)組成

3.1 技術(shù)原理

采用耐高溫、高壓井下攝像探測設(shè)備，通過線纜垂放下入井筒內(nèi)部，全程連續(xù)采集井筒內(nèi)壁高清影像，搭配深度定位、姿態(tài)校正、光源補光系統(tǒng)，實現(xiàn)從井口到井底全深度可視化掃描，精準記錄病害位置、形態(tài)、面積、深度等參數(shù)。

3.2 系統(tǒng)核心組成

系統(tǒng)主要包含耐高溫井下攝像頭、防爆補光光源、深度計數(shù)模塊、地面圖像采集終端、數(shù)據(jù)存儲與分析系統(tǒng)，可適配中深層高溫地熱井復雜工況，抗水霧、抗高溫干擾，保障圖像清晰度。

四、工程應(yīng)用與效果分析

結(jié)合多處溫泉地熱井檢測工程實踐，可視化檢測可精準識別局部點狀腐蝕、環(huán)狀結(jié)垢、套管接縫滲漏、微小裂隙等隱蔽病害，精準標注病害深度位置與損傷等級。相較于傳統(tǒng)檢測，可視化檢測準確率提升90%以上，可實現(xiàn)病害早發(fā)現(xiàn)、早治理，避免病害累積擴大造成井筒報廢。

同時，可視化影像資料可作為地熱井維修、洗井、套管修復、運維歸檔的核心依據(jù)，實現(xiàn)地熱井運維從“經(jīng)驗判斷"向“數(shù)據(jù)可視化判定"升級。

五、結(jié)語

井下可視化檢測技術(shù)有效解決了地熱井井筒隱蔽病害排查難、定位難、判定難的行業(yè)痛點，具備直觀性、精準性、高效性、安全性優(yōu)勢。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于溫泉地熱井常態(tài)化檢測、老舊地熱井隱患排查、洗井修復效果核驗、地熱井延壽改造工程，為地熱資源安全、穩(wěn)定、長效開發(fā)提供技術(shù)支撐。