基于井下成像技术的深井套管结垢分层清洗工艺研究

【资料简介】

基于井下成像技术的深井套管结垢分层清洗工艺研究

摘要

地热井、回灌井长期开采运行，滤水管与套管内壁会生成多层性质不一样的垢体，包含碳酸钙硬质水垢、硅酸盐沉淀、黏性淤泥附着层，多层结垢叠加会缩减过水断面、阻碍地下水回灌。传统一体式高压冲洗很难区分垢层厚度与种类，容易出现清洗不到位或是高压冲击损伤滤水管。本文依托井下成像系统开展垢层可视化识别，区分软质淤泥、硬质无机盐结垢、生物黏泥，建立分层清洗施工工艺；依次开展淤泥打捞、柔性高压射流除硬垢、管壁残余附着物清理。工程案例表明，可视化分层清洗能够精准把控冲洗强度，在保护井筒结构的前提下提升除垢效率。文中阐述整套工艺流程、成像判别标准、清洗设备匹配方案，为结垢类故障深井运维提供新思路。

关键词：井下成像；地热井；套管结垢；分层清洗；滤水管；高压水射流；井筒运维

引言

中深层地热回灌井常年接触高矿化度地下水，水温压力变化之后溶解盐类析出沉淀，长年累月在滤水管缝隙、套管内壁形成多层结垢。最外层大多是松散泥沙淤泥，中层为黏稠微生物黏泥，内层为致密坚硬的钙镁硅酸盐垢层。

很多修井作业直接采用固定压力高压水射流，压力过小硬质垢体无法剥落；压力过大冲击容易造成滤水管变形、金属滤网撕裂，地热井直接丧失透水能力。常规水位‑流量监测只能够反馈堵塞之后的宏观结果，无法分辨井筒内部多层垢体分布。

井下成像可以直观展示垢层厚度、附着位置、软硬表层特征，技术人员依据影像定制分层清洗工序，差异化控制水压、冲洗时长，实现靶向清理。本文针对多层套管结垢病害，探究可视化分层清洗整套施工技术。

1 深井套管多层结垢分类以及成像识别特征

1.松散泥沙淤积层：成像画面呈现黄褐色松散附着物，水流冲击即可脱落，大多堆积于井底以及下部滤水管表层；

2.微生物黏泥层：黑褐色胶状附着物，具备黏性，紧紧吸附在硬质水垢表层；

3.无机盐硬质结垢：灰白色、灰褐色致密硬壳，附着力强，普通水流很难冲刷脱落。

部分井筒还会出现混合式垢层，多种沉积物交替堆叠。井下成像探头分段拍摄全井段之后，标记不同垢层对应的深度区间，以此规划分层清洗方案。

2 可视化分层清洗完整施工流程

第一步，全井段成像勘测。下放耐高温井下成像探头，由井口直至井底，录制井筒视频，标记淤泥、黏泥、硬质水垢分布深度、垢层厚度；

第二步，表层淤泥打捞清理。针对松散泥沙淤积层，使用捞砂泵开展捞砂作业，清理完成之后再次成像检验淤泥清理成效；

第三步，胶状黏泥低压柔性冲洗。采用低压循环水流冲刷管壁黏泥，防止黏泥被高压水压进滤水管孔隙造成二次堵塞；

第四步，硬质垢层靶向高压水射流清洗。调整高压射流设备压力，对准硬质结垢井段定向冲刷；清洗期间分段下入成像设备，实时观察垢体剥落进度；垢层清理干净立刻停止高压作业，规避冲击损坏滤水管；

第五步，井筒循环换水以及竣工成像验收。清洗结束之后置换浑浊井液，开展最终全井成像检测，对比修井前后垢层覆盖情况；最后开展回灌试验检验透水性能。

3 施工期间风险管控要点

高压射流作业阶段禁止下放光学成像探头，高速水流裹挟硬质颗粒极易划伤蓝宝石镜头；硬质水垢清理需要分段施工，不可一次性对数百米滤水管高压冲刷；地热井化学除垢药剂浸泡之后，必须充分循环洗井，残留酸性介质会腐蚀套管以及成像探头密封组件。

4 工程实例

山东一处供暖地热回灌井运行七年，回灌量下降62%。井下成像检测发现1030‑1090m滤水管分为三层附着物，表层淤泥、中层黏泥、内层坚硬碳酸钙水垢。

施工团队先捞除井底淤泥，低压冲刷黏泥，之后使用高压射流定点处理硬质水垢。清洗全程依靠成像设备实时监控垢层剥落。完工成像显示滤水管孔隙通畅，地热井回灌能力恢复至设计标准。相比以往整体高压冲洗，滤水管没有出现变形损伤。

5 结论

深井套管内部结垢具备多层差异化特点，传统统一压力清洗工艺存在短板。借助井下成像可视化识别垢层类型之后实施分层清洗，可以柔性处理软质附着物、强力清除硬质水垢，同时保护滤水管结构完好。可视化分层除垢工艺操作便捷、返工率低，适合大批量老旧地热回灌井修复工作。

参考文献

[1]王健.地热回灌井堵塞成因及高压射流洗井技术[J].地下水,2023

[2]刘鑫.钻孔电视在滤水管堵塞检测当中的应用[J].工程地球物理学报,2024

老旧地热井通井洗井可视化工艺与井下成像系统配套施工方案研究 关键词

核心主题词

老旧地热井，地热井洗井，地热井通井工艺，井下成像系统，可视化施工，配套施工方案

故障与病害类

地热井堵塞，滤水管堵塞，结垢堵塞，泥沙淤积，含水层堵塞，回灌衰减，井内结垢，套管破损，滤水管腐蚀，井内杂物，地热井产能下降

井下成像设备类

井下电视，钻孔电视，井下摄像系统，深井成像探头，井下全景成像，井下内窥检测，井下成像绞车，井下成像电缆，井内图像采集

工艺技术类

可视化洗井，可视化通井，洗井工艺，通井施工，高压水射流洗井，气举洗井，活塞洗井，化学洗井，物理洗井，洗井前后对比检测，井下工况判识，病害定位，井内缺陷识别

工程应用参数

地热井检修，地热井运维，存量地热井改造，地热井修复，滤水管修复，洗井效果评价，成井质量评估，井内状态研判，施工全过程可视化

研究与方案类

施工工艺研究，配套施工方案，现场施工工艺，施工流程优化，病害成因分析，施工风险防控，洗井效果验证，工程案例

行业相关

中深层地热，地热供暖，地热资源开发，地热井运维检修，地热回灌

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