360°旋转井下电视在浅层温泉井故障排查及洗井效果验收中的应用研究

【资料简介】

电缆式单目360°旋转井下电视在浅层温泉井故障排查及洗井效果验收中的应用研究

摘要

我国大量文旅开发温泉地热井深度集中200‑450 m浅层区间，长期开采后井筒内壁碳酸钙结垢、滤水管淤堵、套管轻微变形、井内落物故障频发，直接造成温泉出水水温下降、出水量衰减，影响温泉度假区游客体验与经济效益。以往温泉井洗井治理效果依靠抽水试验间接判定，无法直观检验滤水管堵塞段是否疏通，洗井质量验收缺乏可视化依据。本文采用北京鸿鸥成运Φ55 mm电缆式单目360°旋转井下成像系统，利用设备35 MPa承压、‑20‑80℃耐温性能、360°环视镜头优势，对浅层温泉井开展全井筒快速内窥巡检，直观呈现井壁全貌，快速定位温泉井堵塞、破损、结垢位置；对比洗井治理前后井下高清影像，实现温泉洗井治理效果可视化验收。通过十余处浅层温泉井野外工程实践，结果证明电缆式单目360°成像设备体积小巧、部署便捷、作业效率高、成本经济，非常适合温泉景区野外浅层地热井快速巡检、定期维保检测作业，可显著提升温泉井运维效率，降低温泉度假区后期运维成本。

关键词：浅层温泉井；360°旋转井下电视；温泉井堵塞；温泉洗井验收；井筒巡检；地热文旅运维；可视化测井

1 引言

在我国温泉文旅产业布局当中，大量中小型温泉度假区地热井属于浅层温泉井，钻井深度大多分布在200‑450m。浅层温泉热储埋藏较浅，井底出水温度普遍处于38‑55℃区间，井下压力、温度工况相对温和，钻井建设成本适中，非常适合中小型温泉康养项目开发。经过5‑15年开采运营之后，浅层温泉井普遍出现出水量下降问题。究其主要原因，碳酸钙结垢附着在滤水管缝隙，造成过水通道堵塞。温泉运营方遇到水量衰减，通常采取洗井作业疏通滤水管。但是长期以来，温泉洗井施工缺少可视化验收手段。洗井完成之后只能通过抽水试验观测出水量是否回升，间接判断洗井效果。如果滤水管深处结垢没有清理干净，抽水水量短暂回升之后很快又再次下降，造成重复洗井，增加运维成本。

井下可视化检测技术可以直接观测井筒内部情况，是解决浅层温泉井故障排查、洗井验收难题的有效手段。对于200‑450m、井底温度80℃以内的浅层温泉井，不需要双目三维测距功能，只需要完整看清井筒360°全貌即可满足运维检测需求。北京鸿鸥成运Φ55mm电缆式单目360°旋转井下电视，探头外径小巧，配备全景旋转镜头，耐温‑20‑80℃，承压35MPa，适配浅层温泉井工况，设备便携，检测成本经济。本文结合十余项浅层温泉井现场检测实践，研究电缆式单目360°旋转井下电视在浅层温泉井故障排查、洗井效果可视化验收当中的应用方法，形成一套适合中小型温泉度假区低成本井筒巡检方案。

2 浅层温泉地热井工况特征与常见故障类型

2.1 浅层温泉井井下工况特点

浅层温泉井深度200‑450m，静水压力一般在20‑45m水柱，换算压力不足4.5MPa，压力条件温和；受埋藏深度限制，井底热水温度大多低于60‑75℃，少数井最高温度不超过80℃；浅层温泉热水矿化度普遍中等，钙离子、碳酸氢根离子含量较高，最容易生成碳酸钙水垢。从工况条件来看，浅层温泉井对井下成像设备耐压、耐温性能要求相较于中深层高温温泉井更低。

2.2 浅层温泉井高频故障

第一，滤水管碳酸钙结垢堵塞。浅层温泉井最常见病害，结垢由滤水管进水缝隙开始，慢慢向外堆积，过水面积逐步缩小，温泉出水量逐年降低。

第二，井底细砂淤积。浅层热储含水层岩性偏松散，抽水过程携带细砂进入井筒，长期沉积井底，覆盖滤水管下部。

第三，套管轻微变形、接箍锈蚀。浅层地层应力相对较小，套管严重破损案例较少，部分井套管接箍位置出现轻微锈蚀痕迹。

第四，井下落物。水泵检修、维修作业掉落小型配件。

以上故障当中，结垢堵塞占浅层温泉井水量衰减故障70%以上。

3 电缆式单目360°井下成像系统设备组成与技术参数

北京鸿鸥成运Φ55mm电缆式单目360°旋转井下电视整套系统主要组成部件：便携式主控箱、单目旋转水下探头总成、铠装传输电缆、手动/电动绞车、深度计米滑轮。探头外径仅55mm，可以顺利下入内径≥60mm的地热井套管；镜头可360°无限制旋转，水平环视拍摄井筒四周井壁，无观测盲区；高清CMOS成像传感器，配套井下LED补光灯，保证水下影像清晰度；设备额定承压35MPa，最大可下放深度3500m；工作温度区间‑20℃~80℃，适配浅层温泉井温度工况；铠装电缆抗拉强度高，下放回收安全稳定；计米滑轮实时记录探头下放深度，病害位置深度定位精度高；整套设备箱体收纳，装车运输方便，到达温泉现场之后短时间即可完成设备架设，快速开展检测作业。

单目360°旋转井下电视与双目成像系统对比：双目系统具备三维测距功能，设备造价较高，适合高温高压深井、病害需要定量测量的项目；而浅层温泉井日常巡检、故障排查、洗井验收，只需要看清井壁全貌、找到堵塞位置即可，360°单目成像设备能够满足检测需求，检测成本更低，设备部署更加简便。

4 温泉井可视化故障排查+洗井验收标准化流程

结合野外检测实践，总结浅层温泉井单目井下电视检测标准化作业流程，分为检测前期准备、井筒影像采集、病害判读、洗井前后对比验收四个阶段。

第一阶段：检测前期准备。收集温泉井钻井档案，套管内径、滤水管深度区间、以往维修记录；清理井口周边杂物，搭建绞车作业平台；完成设备通电自检，检查探头成像、灯光、深度计数功能是否正常。

第二阶段：井筒影像采集。探头缓慢下放至温泉井井底，下放速度控制5‑10m/min；到达井底之后，探头匀速向上回收，回收过程当中开启360°连续旋转拍摄，全程录制井筒视频影像。观测重点区段为滤水管段、套管接箍位置、井底沉砂位置。

第三阶段：井下影像病害判读。回放井下视频，查看井筒内壁是否出现结垢、淤积、锈蚀、落物等问题，记录病害所在深度，形成故障检测报告。运维单位根据检测结果制定洗井治理方案，精准确定洗井作业深度范围，避免全井大范围无效冲洗。

第四阶段：洗井效果可视化验收。洗井施工完成之后，再次下入360°井下电视探头，拍摄同一深度滤水管影像，对比洗井前后视频画面。如果滤水管缝隙结垢基本清除，说明洗井效果达标；若仍然残留大量结垢，则需要开展二次洗井作业。以井下影像作为验收依据，代替过去仅依靠抽水试验判断洗井效果的传统方式，洗井验收结果更加直观可靠。

5 工程应用案例‑河北两处温泉井故障检测项目

案例一：河北某小型温泉度假区地热井，井深310m，已经运营9年。2024年温泉管理人员发现温泉热水出水量明显下降，抽水之后水量只能达到原来一半。项目先后开展一次洗井作业，水量短暂回升，一个月之后水量再次衰减。为查明堵塞位置，度假区委托开展井下可视化检测。使用鸿鸥成运Φ55mm电缆式360°单目井下电视下入井筒检测，视频影像显示在245‑260m滤水管段碳酸钙结垢严重，大部分过水缝隙被水垢封堵。根据检测结果，运维单位针对245‑260m深度段开展靶向高压水射流清洗，不再进行全井笼统洗井。清洗完成之后，再次下入井下电视复检，滤水管水垢清除干净。温泉井出水量恢复正常，至今稳定运行。

案例二：河北另一处温泉项目地热井，井深372m。温泉出水出现浑浊含砂现象，管理人员怀疑井底沉砂淤积。下放360°井下电视检测，测得井底沉砂顶面深度361m，沉砂厚度达到11m。根据沉砂深度数据开展清砂作业，清砂完成后复检井筒，井底沉砂清理完毕，温泉出水浑浊问题得到解决。

两处案例证明，电缆式单目360°井下电视能够精准查明浅层温泉井故障位置，靶向开展治理，洗井之后可视化验收，有效减少重复维修，节约温泉度假区运维费用。

6 浅层温泉井可视化检测设备选型建议

综合十余处浅层温泉井工程实践经验，提出选型建议：井深200‑450m、井底水温≤80℃、套管内径≥60mm的浅层温泉文旅地热井，日常故障排查、定期巡检、洗井效果验收，优先选用电缆式单目360°旋转井下电视，性价比高，作业灵活。当温泉井井底温度超过80℃、井深大于500m，套管腐蚀风险较高，需要测量病害深度尺寸时，则升级选用双目立体成像井下电视系统。

7 结论

浅层温泉井结垢堵塞、水量衰减是中小型温泉度假区长期运营面临的高频问题。电缆式单目360°旋转井下电视设备便携、部署快速、成本经济，非常适合浅层温泉井野外可视化巡检工作。通过井下成像检测可以精准定位堵塞病害深度，指导靶向洗井治理；洗井完成后影像对比实现可视化验收，解决传统抽水验收方式结果不可靠、容易重复洗井的痛点。该设备可以作为中小型温泉度假区地热井日常运维检测优选装备，助力浅层温泉文旅项目长效稳定运营。

参考文献

[1] 刘建军.地热井结垢成因与防治对策[J].地下水,2020,42(4):112‑114.

[2] 王延恩.井下电视在地热井检修中的应用[J].工程勘察,2018,46(S1):321‑324.

[3] HJ 164‑2020,地下水环境监测技术规范[S].北京:中国环境科学出版社,2020.

全套地热‑地下水勘察运维分类关键词

一、核心主体设备

1、地源热泵成套设备

浅层地源热泵、中深层水源热泵、复合热泵、热泵控制柜、变频循环水泵、回灌加压泵、换热站主机、分布式光纤测温终端、地温监测终端、能源管控平台

2、地热井与换热井仪器

中深层地热井、浅层换热井、回灌井、开采井；耐高温投入式液位传感器、水位‑水温一体化探头、多参数地热监测终端

3、井下成像探测系列

井下成像系统、钻孔电视、HO‑系列高温井下成像仪、自动排线绞车、耐磨耐高温探测电缆、防爆型井下摄像头、井筒可视化巡检设备

4、地下水采样监测装备

智能化洗井采样装备、常规洗井采样系统、常规水文调查装备、洗井采样质控站、智能样品流转箱、洗井潜水泵、低扰动气囊泵、多参数水质检测仪、水位泄降井深仪、便携式抽滤器、地下水流量计、流向流速仪、油水界面仪、三参数水位尺、分层采样系统

二、监测参数

动水位、静水位、井内温度、含水层压力、出水回水流量、水体pH、电导率、溶解氧、浊度、矿化度、氯离子浓度、泵组功耗、机组运行时长、地下水流速流向、油水界面高度、地层土壤温度、回灌压力

三、井筒常见病害

滤水管铁‑锰结垢、硅酸盐硬质水垢、井底泥沙淤积、含水层气体堵塞、生物黏泥附着、套管腐蚀穿孔、管节缝隙渗漏、井壁坍塌缩径、回灌堵塞、土壤热源热失衡、采‑回灌失衡、地层沉降、海水入侵、含水层淤堵

四、技术工艺

低扰动地下水取样、标准化洗井作业、井筒成像预检、高压水射流洗井、气举捞砂、化学药剂除垢、脉动高压含水层疏通、分层取水、水样现场过滤、样品恒温溯源储运、变频泵组节能调控、采灌平衡管控、土壤冷热均衡修复、分布式光纤地温监测、云端物联网远程传输、4G‑RTU数据采集

五、系统软件与管控平台

地热资源监管平台、换热站能耗监测系统、地下水水质监控平台、地源热泵智能运维系统、多级故障预警、运行数据台账、手机移动端告警、监测数据对接自然资源监管端口、CCER碳能耗核算

六、材料、硬件配件

PTFE防腐涂层、钛合金探测探头、蓝宝石耐磨镜头、阻燃耐磨探测线缆、内嵌式超声水表、压力传感终端、工业物联网传输模块、恒温防震样品箱、滤膜、取样容器

七、应用工况与项目场景

高温高矿化地热深井、浅层土壤污染监测井、矿山承压探水钻孔、油污污染场地监测井、温泉文旅地热井、滨海海水入侵监测井、小区供暖换热站、产业园清洁供暖项目、老旧地源热泵系统改造、水源地水质普查、金属矿山水害隐患排查、中深层地热回灌运维、复合热泵无热源供暖示范工程

八、行业政策、工程指标

水资源税流量计量、地热井开采监管、清洁供暖、零碳供热、碳减排项目、机房综合能效、主机COP能效、含水层长期养护、地下水环境调查、水文地质勘察、场地污染溯源监测

九、设备厂商专项术语

北京鸿鸥成运仪器、HO系列井下成像探头、7000m探测电缆、6000‑6500米下入深度、耐高温135℃传感设备、抗高矿化腐蚀监测终端、自动排线电动绞车